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AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO HIGROTÉRMICO DE PAREDES EM

REGIME DINÂMICO EM FUNÇÃO DO CLIMA

BRUNO ESTEVES DE VASCONCELOS

Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de

MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕES

Orientador: Professor Doutor Vasco Manuel Araújo Peixoto de Freitas

JANEIRO DE 2010

MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2009/2010

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

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As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respectivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir.

Este documento foi produzido a partir de versão electrónica fornecida pelo respectivo Autor.

Avaliação do Desempenho Higrotérmico de Paredes em Regime Dinâmico em Função do Clima

Aos meus Pais

“Os factos são teimosos”

Lenine


i

AGRADECIMENTOS

Uma vez concluído o árduo percurso que teve como resultado o presente trabalho, não poderei deixar de agradecer a todos aqueles que, directa ou indirectamente, contribuíram para que este se tornasse possível:

Agradeço ao Professor Vasco Peixoto de Freitas, meu orientador neste trabalho, por toda a disponibilidade, interesse e empenho que sempre emprestou à sua realização e pela sabedoria e conhecimentos que soube transmitir.

Agradeço à Professora Eva Barreira pela ajuda e disponibilidade demonstrada sempre que necessário.

Agradeço aos meus pais pela impagável dívida que me deixam em resultado dos muitos anos de luta e sacrifício que hoje culminam com a conclusão do curso.

Agradeço a todos os meus amigos, em especial àqueles que mais de perto manifestaram o seu interesse e preocupação com o desenvolvimento deste trabalho e que sempre souberam estar ao meu lado para me apoiar e reconfortar quando de tal necessitei.


iii

RESUMO

A humidade nas fachadas dos edifícios provoca de uma forma lenta, invisível e silenciosa, degradações nos materiais de construção. Originada, na maior parte das vezes, pela incidência da chuva e por condensações à superfície, proporciona condições ideais para o desenvolvimento de microrganismos (algas e fungos).

O desenvolvimento destes microrganismos está fortemente relacionado com o teor de humidade à superfície, que resulta da humidificação pela chuva incidente na fachada, da humidificação por condensação superficial e do processo de secagem. Estes três parâmetros são influenciados pela orientação, que altera a quantidade de radiação atmosférica e solar incidente na fachada, pela velocidade e direcção do vento e pelas propriedades físicas dos materiais que constituem o elemento (resistência térmica, absorção solar, absorção de água liquida, emissividade, inércia térmica exterior, etc.).

Nesse sentido, efectuou-se um estudo cujo objectivo é avaliar a ocorrência de condensações e o teor de humidade à superfície das fachadas. Assim, recorreu-se à simulação numérica utilizando o programa de cálculo automático “WUFI Pro 4.2” desenvolvido pelo “Fraunhofer Institut für Bauphysik”, de modo a avaliar como o tipo de solução construtiva, a localização, a orientação, a cor da fachada e a espessura do isolamento térmico influenciam as condensações e o teor de humidade à superfície, e consequentemente o desenvolvimento de microrganismos.

Considerou-se importante incluir no presente trabalho, para melhor compreensão e estudo do comportamento higrotérmico de edifícios, um capítulo dedicado à terminologia correntemente utilizada nos estudos de higrotérmica.

No final deste estudo, de forma a permitir uma rápida interpretação dos resultados obtidos, é apresentado um quadro que através de uma gradação de cores possibilita uma percepção global do risco de desenvolvimento de microrganismos nas diferentes soluções estudadas.

PALAVRAS -CHAVE: Fachadas, Desempenho higrotérmico, Terminologia no domínio da higrotérmica, Simulação numérica, Desenvolvimento de microrganismos (algas e fungos).


v

ABSTRACT

The humidity on the façades of the buildings provokes in a slow, invisible and silent way degradations on the construction materials. Originated mostly by the incidence of rain and condensations on the surface, it allows the ideal conditions for the growth of microorganisms (seaweeds and fungus).

The development of these microorganisms is deeply connected to the level of humidity on the surface that results from the humidification by the incidence of the rain on the façade, of the humidification by superficial condensation and the process of drying. These three parameters are influenced by the orientation that modifies the quantity of atmospheric and solar radiation incident on the façade, by the velocity and direction of the wind and by the physical properties of the materials that constitute the element (thermal resistance, solar absorption, liquid water absorption, emissivity, external thermal inertia, etc).

In that sense, to evaluate the occurrence of condensations and the level of humidity on the surface of the façades, a study was taken. This way, with recourse to numerical simulation by using the automatic programme of calculation “WUFI Pro 4.2” developed by “Fraunhofer Institut für Bauphysik” in order to evaluate how the kind of constructive solution, the location, orientation, the color of the façade and the thickness of the thermal isolation influence the condensations and the levels of humidity on the surface and consequently the development of microorganisms.

It was considered relevant to include in this work, to a better understanding and study of the higrothermal behavior of the buildings, a chapter dedicated to the terminology currently used in the studies about higrothermics.

At the end of this study, in a way to allow a quick interpretation of the obtained results, it is presented a chart that through a gradation of colors allows a global perception of the risk of microorganisms’ development in the different solutions studied.

KEYWORDS: Façades, Higrothermal performance, Terminology of the higrothermal domain, Numerical simulation, Microorganisms development (seaweeds and fungus).


vii

ÍNDICE GERAL

AGRADECIMENTOS ................................................................................................................................... i

RESUMO ................................................................................................................................. iii

ABSTRACT ............................................................................................................................................... v

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 1

1.1. ENQUADRAMENTO ........................................................................................................................... 1

1.2. OBJECTIVOS DO TRABALHO ........................................................................................................... 2

1.3. ESTRUTURAÇÃO DA DISSERTAÇÃO ................................................................................................ 2

2. TERMINOLOGIA NO DOMÍNIO DA HIGROTÉRMICA ................ 5

2.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS ............................................................................................................... 5

2.2. TERMINOLOGIA USADA NO DOMÍNIO DA HIGROTÉRMICA ............................................................. 5

2.3. TERMINOLOGIA USADA NESTE TRABALHO ................................................................................. 41

3. PROGRMAMA DE SIMULAÇÃO NUMÉRICA EM REGIME DINÂMICO PARA AVALIAÇÃO HIGROTÉRMICA DE FACHADAS ............................................................................................................................... 43

3.1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 43

3.2. PROGRAMA DE CÁLCULO AUTOMÁTICO ...................................................................................... 43

3.2.1. PROGRAMA DE CÁLCULO UTILIZADO ................................................................................................. 43

3.2.2. DESCRIÇÃO DO PROGRAMA ............................................................................................................. 43

3.2.2.1. Ecrã principal ............................................................................................................................. 43

3.2.2.2. Barra de menus ......................................................................................................................... 45

3.2.3. UTILIZAÇÃO DO PROGRAMA ............................................................................................................. 46

3.2.3.1. Informação sobre o projecto e o caso ....................................................................................... 47

3.2.3.2. Configuração do elemento construtivo ...................................................................................... 47

3.2.3.3. Orientação, inclinação e altura .................................................................................................. 48

3.2.3.4. Coeficientes de transferência superficiais................................................................................. 49

3.2.3.5. Condições iniciais ...................................................................................................................... 49

3.2.3.6. Período de cálculo ..................................................................................................................... 50


viii

3.2.3.7. Condições climáticas ................................................................................................................ 50

3.2.3.8. Cálculo ...................................................................................................................................... 52

3.2.3.8. Resultados ................................................................................................................................ 52

4. ESTUDO DE SENSIBLIDADE SOBRE O FENÓMENO DE DEGRADAÇÃO BIOLÓGICA DE FACHADAS ....................................... 55

4.1. ELEMENTOS CONSTRUTIVOS OBJECTO DO PRESENTE ESTUDO .............................................. 55

4.1.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS ............................................................................................................... 55

4.1.2. CONFIGURAÇÃO DAS PAREDES ....................................................................................................... 55

4.1.3. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS ..................................................................................................... 56

4.2. ORGANIZAÇÃO DAS SIMULAÇÕES EFECTUADAS ........................................................................ 57

4.2.1. PAREDE DUPLA .............................................................................................................................. 58

4.2.2. PAREDE ETICS ............................................................................................................................. 59

4.3. OBJECTO DE ESTUDO ................................................................................................................... 60

4.4. RESULTADOS - PAREDE ETICS ................................................................................................... 60

4.4.1. INFLUÊNCIA DO CLIMA .................................................................................................................... 60

4.4.1.1. Influência do clima nas condensações superficiais exteriores ................................................. 61

4.4.1.2. Influência do clima no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS ..................... 61

4.4.1.3. Análise crítica dos resultados ................................................................................................... 62

4.4.2. INFLUÊNCIA DA ORIENTAÇÃO .......................................................................................................... 62

4.4.2.1. Influência da orientação nas condensações superficiais exteriores ........................................ 63

4.4.2.2. Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS ............ 63


4.4.3. INFLUÊNCIA DA COR DA PAREDE ..................................................................................................... 68

4.4.3.1. Influência da cor nas condensações superficiais exteriores .................................................... 68

4.4.3.2. Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS ........................ 69


4.4.4. INFLUÊNCIA DA ESPESSURA DO ISOLAMENTO TÉRMICO .................................................................... 71

4.4.4.1. Influência da espessura do isolamento térmico nas condensações superficiais exteriores .... 71

4.4.4.2. Influência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS ........................................................................................................................................ 72


4.5. RESULTADOS - PAREDE DUPLA ................................................................................................... 74


ix

4.5.1. INFLUÊNCIA DO CLIMA ..................................................................................................................... 74

4.5.1.1. Influência do clima nas condensações superficiais exteriores ................................................. 74

4.5.1.2. Influência do clima no teor de humidade da camada exterior da parede dupla ....................... 75


4.5.2. INFLUÊNCIA DA ORIENTAÇÃO ........................................................................................................... 76

4.5.2.1. Influência da orientação nas condensações superficiais exteriores ......................................... 76

4.5.2.2. Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla ............... 76


4.5.3. INFLUÊNCIA DA COR DA PAREDE ...................................................................................................... 81

4.5.3.1. Influência da cor nas condensações superficiais exteriores ..................................................... 81

4.5.3.2. Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede dupla ........................... 81


4.6. COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS NOS DIFERENTES TIPOS DE PAREDES ................................ 84

4.6.1. CONDENSAÇÕES SUPERFICIAIS EXTERIORES ................................................................................... 84

4.6.2. TEOR DE HUMIDADE NA CAMADA EXTERIOR ..................................................................................... 84

4.6.3. ANÁLISE CRITICA DOS RESULTADOS ................................................................................................ 86

4.7. ANÁLISE DE RISCO ........................................................................................................................ 86

5. CONCLUSÕES ................................................................................................................ 91

5.1. CONSIDERAÇÕES FINAIS E SÍNTESE DOS RESULTADOS ............................................................ 91

5.2. DESENVOLVIMENTOS FUTUROS.................................................................................................... 92

BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................................ 93


xi

ÍNDICE DE FIGURAS

Fig.1.1 – Degradação do aspecto exterior das fachadas da FEUP devido ao crescimento de microrganismos ........................................................................................................................................ 1

Fig. 3.1 – Ecrã inicial (WUFI Pro 4.2) ..................................................................................................... 44

Fig. 3.2 – Barra de Menus (WUFI Pro 4.2) ............................................................................................ 46

Fig. 3.3 – Informações sobre o projecto e o caso (WUFI Pro 4.2) ......................................................... 47

Fig. 3.4 – Configuração do elemento construtivo (WUFI Pro 4.2) ......................................................... 47

Fig. 3.5 – Selecção dos materiais (WUFI Pro 4.2) ................................................................................. 48

Fig. 3.6 – Orientação, inclinação e altura do elemento (WUFI Pro 4.2) ................................................ 48

Fig. 3.7 – Coeficientes de transferência superficiais (WUFI Pro 4.2) .................................................... 49

Fig. 3.8 – Condições iniciais (WUFI Pro 4.2) ......................................................................................... 50

Fig. 3.9 – Período de cálculo (WUFI Pro 4.2) ........................................................................................ 50

Fig. 3.10 – Dados climáticos exteriores (WUFI Pro 4.2) ........................................................................ 51

Fig. 3.11 – Dados climáticos interiores (WUFI Pro 4.2) ......................................................................... 51

Fig. 3.12 – Simulação a decorrer com animação (WUFI Pro 4.2) ......................................................... 52

Fig. 3.13 – Simulação a decorrer sem animação (WUFI Pro 4.2) ......................................................... 52

Fig. 3.14 – Teor de humidade total (WUFI Pro 4.2) ............................................................................... 53

Fig. 3.15 – Teor de humidade em cada camada do elemento construtivo (WUFI Pro 4.2)................... 53

Fig. 3.16 – Variação da temperatura e da humidade relativa ao longo do tempo (WUFI Pro 4.2) ........ 53

Fig. 3.17 – Temperatura e humidade relativa (WUFI Pro 4.2) ............................................................... 54

Fig. 3.18 – Selecção dos dados a exportar (WUFI Pro 4.2) .................................................................. 54

Fig. 4.1 – Pormenor construtivo das paredes objecto de simulação ..................................................... 56

Fig. 4.2 – Influência do clima nas condensações superficiais exteriores na parede ETICS ................. 61

Fig. 4.3 – Influência do clima no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS .................. 62

Fig. 4.4 – Influência da orientação nas condensações superficiais exteriores na parede ETICS ......... 63

Fig. 4.5 – Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Braga) .................................................................................................................................................... 64

Fig. 4.6 – Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Bragança) .............................................................................................................................................. 64

Fig. 4.7 – Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Lisboa) ................................................................................................................................................... 65

Fig. 4.8 – Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Porto) ..................................................................................................................................................... 65


xii

Fig. 4.9 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede ETICS - Norte) ....................................................................................................................................... 66

Fig. 4.10 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede ETICS - Este) ......................................................................................................................................... 67

Fig. 4.11 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede ETICS - Sul) ........................................................................................................................................... 67

Fig. 4.12 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede ETICS - Oeste) ...................................................................................................................................... 67

Fig. 4.13 – Influência da cor nas condensações superficiais exteriores na parede ETICS .................. 68

Fig. 4.14 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Braga) ...... 69

Fig. 4.15 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Bragança) 69

Fig. 4.16 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Lisboa) ..... 70

Fig. 4.17 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Porto) ....... 70

Fig. 4.18 – Influência da espessura do isolamento térmico nas condensações superficiais exteriores na parede ETICS ................................................................................................................................... 71

Fig. 4.19 – Influência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Braga) ........................................................................................................................... 72

Fig. 4.20 – Influência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Bragança) ..................................................................................................................... 72

Fig. 4.21 – Influência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Lisboa) .......................................................................................................................... 73

Fig. 4.22 – Influência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Porto) ............................................................................................................................ 73

Fig. 4.23 – Influência do clima nas condensações superficiais exteriores na parede dupla ................ 74

Fig. 4.24 – Influência do clima no teor de humidade da camada exterior da parede dupla ................. 75

Fig. 4.25 – Influência da orientação nas condensações superficiais exteriores na parede dupla ........ 76

Fig. 4.26 – Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Braga) ................................................................................................................................................... 77

Fig. 4.27 – Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Bragança) ............................................................................................................................................. 77

Fig. 4.28 – Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Lisboa) .................................................................................................................................................. 78

Fig. 4.29 – Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Porto) .................................................................................................................................................... 78

Fig. 4.30 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede Dupla - Norte) ........................................................................................................................................ 79

Fig. 4.31 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede Dupla - Este) .......................................................................................................................................... 79


xiii

Fig. 4.32 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede Dupla - Sul) ............................................................................................................................................. 80

Fig. 4.33 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede Dupla - Oeste) ........................................................................................................................................ 80

Fig. 4.34 – Influência da cor nas condensações superficiais exteriores na parede dupla..................... 81

Fig. 4.35 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Braga) ........ 82

Fig. 4.36 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Bragança) ... 82

Fig. 4.37 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Lisboa) ....... 83

Fig. 4.38 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Porto) ......... 83

Fig. 4.39 – Influência da constituição da parede nas condensações superficiais exteriores ................ 84

Fig. 4.40 – Influência da constituição da parede no teor de humidade da camada exterior (Braga) .... 85

Fig. 4.41 – Influência da constituição da parede no teor de humidade da camada exterior (Bragança) .............................................................................................................................................. 85

Fig. 4.42 – Influência da constituição da parede no teor de humidade da camada exterior (Lisboa) ... 85

Fig. 4.43 – Influência da constituição da parede no teor de humidade da camada exterior (Porto) ..... 86


xv

ÍNDICE DE QUADROS

Quadro 2.1 – Definição de conceitos e parâmetros utilizados no domínio da higrotérmica .................... 2

Quadro 2.2 – Terminologia usada neste trabalho .................................................................................. 41

Quadro 4.1 – Propriedades dos materiais constituintes das diferentes camadas da parede dupla ...... 56

Quadro 4.2 – Propriedades dos materiais constituintes das diferentes camadas da parede ETICS .... 57

Quadro 4.3 – Coeficientes de absorção solar ........................................................................................ 57

Quadro 4.4 – Organização das simulações efectuadas para a parede dupla ....................................... 58

Quadro 4.5 – Organização das simulações efectuadas para a parede ETICS ..................................... 59

Quadro 4.6 – Teor de humidade de referência e teor de humidade máximo ........................................ 60

Quadro 4.7 – Análise de risco para a parede dupla............................................................................... 87

Quadro 4.8 – Análise de risco para a parede ETICS ............................................................................. 88


xvii

SÍMBOLOS E ABREVIATURAS

A - Coeficiente de absorção de água [kg/(m2·s1/2)]

c – Calor específico [J/(kg·K)]

Dw - Coeficiente de difusividade hídrica [m2/s]

e – espessura [m]

ETICS – Sistema de isolamento térmico pelo exterior para paredes

FEUP – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Gs,d – Radiação Solar difusa [W/m2]

Gs,g – Radiação Solar global [W/m2]

Gt – Radiação de onda longa atmosférica [W/m2]

R – Resistência térmica [(m2·K)/W]

Sd - Espessura da camada de ar de difusão equivalente [m]

Tse – Temperatura superficial exterior

U - Coeficiente de transmissão térmica [W/(m2·K)]

W - Teor em humidade [kg/m3]

Wmáx- Teor em humidade máximo [kg/m3]

λ – Condutibilidade térmica [W/m·K]

µ - Factor de resistência à difusão do vapor de água [-]

ξ – Porosidade [m3/m3]

φ - Humidade Relativa [%]

� – Coeficiente de absorção solar [-]

� - Emissividade [-]

� – Densidade [kg/m3]


1

1

INTRODUÇÃO

1.1. ENQUADRAMENTO

Entre as diversas funções que as fachadas dos edifícios devem desempenhar, destaca-se a decorativa/arquitectónica. Esta é fortemente condicionada pele presença de água no elemento que potencia o aparecimento de microrganismos (algas e fungos) e consequente degradação do aspecto da fachada (figura 1.1).

Fig.1.1 – Degradação do aspecto exterior das fachadas da FEUP devido ao crescimento de microrganismos

O desenvolvimento de microrganismos (fungos e algas) está fortemente relacionado com o teor de humidade à superfície, que resulta da humidificação pela chuva incidente na fachada, da humidificação por condensação superficial e do processo de secagem. Estes três mecanismos são influenciados pela orientação, que altera a quantidade de radiação atmosférica e solar incidente na fachada, pela velocidade e direcção do vento e pelas propriedades físicas dos materiais que constituem o elemento (resistência térmica, absorção solar, absorção de água liquida, emissividade, inércia térmica, etc.) [1].


2

A humidificação por condensação superficial ocorre sobretudo durante a noite em situações de céu limpo, produto da fachada atingir temperaturas abaixo do ponto de orvalho do ar em consequência da troca de radiação de onda longa entre a superfície exterior e a atmosfera [2].

Os fungos e as algas são plantas talófitas microscópicas que vivem na água ou em lugares húmidos e se desenvolvem muito rapidamente [3].

As algas crescem em ambientes cuja humidade relativa seja superior a 80% e as temperaturas estejam entre 0̊C e 40̊C, os fungos necessitam de humidades relativas superiores a 80% e nutrientes disponíveis (vegetação próxima) para se poderem desenvolver. [4]

As algas conseguem sobreviver em ambientes secos durante longos períodos sem sofrerem qualquer dano, e retomar o seu crescimento quando a humidade for suficiente. Significa isto, que por si só, o facto das paredes secarem durante o dia não é suficiente para impedir o seu crescimento. [5]

1.2. OBJECTIVOS DO TRABALHO

As principais fontes de humedecimento das fachadas são a condensação e a precipitação. Sendo a humidade um pré-requisito para o desenvolvimento biológico de microrganismos (algas e fungos), a identificação e análise dos mecanismos de humidificação são perfeitamente justificados.

Nesse sentido, efectuou-se um estudo cujo objectivo é avaliar a ocorrência de condensações e estudar a variação do teor de humidade à superfície das fachadas. Assim, recorreu-se à simulação numérica utilizando um programa de cálculo automático, de modo a efectuar um estudo paramétrico.

Analisaram-se um total de 96 casos, variando e combinando diferentes parâmetros, nomeadamente, o tipo de solução construtiva, o clima onde se insere, a orientação do elemento, a cor da fachada e a espessura do isolamento térmico.

O propósito final do trabalho realizado, é perceber como a combinação destes factores afecta as condensações e o teor de humidade à superfície, e consequentemente a formação de microrganismos.

1.3. ESTRUTURAÇÃO DA DISSERTAÇÃO

O documento em análise divide-se em 5 capítulos:

No Capítulo 1 esclarece-se a motivação subjacente à elaboração do trabalho, procede-se ao enquadramento do tema, e enumeram-se os principais aspectos a que se pretende dar resposta.

No Capítulo 2 em vez do convencional estado da arte optou-se por fazer um levantamento da terminologia usada no domínio da higrotérmica. Num primeiro ponto apresenta-se uma listagem de um conjunto de conceitos e parâmetros correntemente utilizados neste domínio, posteriormente identificam-se aqueles necessários à realização do presente trabalho.

No Capítulo 3 apresenta-se o programa de cálculo automático utilizado para realização das simulações numéricas e são explicados todos os passos necessários para a execução de uma simulação.

No Capítulo 4 apresentam-se os elementos construtivos em análise, assim como as propriedades dos materiais que os constituem. Em seguida descreve-se a estruturação/organização das simulações efectuadas e procede-se à análise dos resultados obtidos, é estudada a influência do tipo de solução construtiva, do clima, da orientação do elemento, da cor da parede e da espessura do isolamento


3

térmico nas condensações superficiais exteriores e no teor de humidade da camada exterior. No final do capítulo é apresentado um quadro comparativo entre as diversas soluções estudadas, de onde se pode retirar quais as soluções mais e menos propicias ao crescimento de microrganismos.

Finalmente, no Capítulo 5 coligem-se as principais conclusões do trabalho e apontam-se alguns aspectos a merecer desenvolvimentos futuros.


5

2

TERMINOLOGIA NO DOMÍNIO DA HIGROTÉRMICA

2.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS

A utilização de uma linguagem técnica precisa facilita o diálogo entre os intervenientes na construção, pelo que, e sendo este um domínio recente, considerou-se da maior importância definir a terminologia usada no âmbito da higrotérmica.

No quadro 2.1 deste trabalho apresenta-se uma listagem, ordenada por ordem alfabética, dos vários conceitos e parâmetros utilizados no domínio da higrotérmica, sendo apresentado também o símbolo e as unidades em que normalmente se expressam, bem como as respectivas referências bibliográficas.

Entendeu-se de maior utilidade fazer esta listagem em Inglês, uma vez que, a maioria da bibliografia e programas de simulação higrotérmica encontra-se, precisamente, nesta língua. E sendo o inglês uma língua universal, facilita o processo de comunicação entre os intervenientes no domínio.

No ponto 2.3 sintetiza-se a terminologia utilizada no presente estudo.

2.2. TERMINOLOGIA USADA NO DOMÍNIO DA HIGROTÉRMICA

No quadro1 definem-se um conjunto de 129 conceitos e parâmetros comummente utilizados nos estudos de higrotérmica. Para a realização deste quadro consultaram-se 10 normas e 5 livros de referência neste domínio.

Quadro 2.1 – Definição de conceitos e parâmetros utilizados no domínio da higrotérmica

Id. Conceito/Parâmetro Definição Símbolo Unidade(s) Ref.

1 Absortance Fraction of incident radiant energy absorbed.

Spectral absorptance - Spectral radiant heat flow rate absorbed by a surface, Φ��, divided by the incident spectral radiant heat flow rate, assuming that the incident radiation is isotropic:

��

[7], [10], [17]


6


�� = Φ��Φ��

Spectral directional absorptance - Spectral radiance absorbed by a surface, ��, divided by the spectral directional incident radiance, ��:

�� = L��L��

Total absorptance - Radiant heat flow rate absorbed by a surface, Φ�, divided by the incident radiant heat flow rate, Φ�:

� = Φ�Φ�

��

�

2 Air content Air mass per volume-unit of material. wa kg/m3 [15]

3 Air exchange rate The ventilation rate is often expressed in terms of air exchange rates � or �ℎ:

� = �a� ; �ℎ = �a

�

Here, � (m3) is the inner air volume of the building. With � = 1.0 h��, it means that an air volume equivalent to the building air volume is exchanged with fresh outdoor air each hour.

�

�ℎ

s-1 or h-1 [5], [9]

4 Air flow rate Volume of air transferred to or from a system divided by time.

Ra m3/s [8],[16]

5 Air flow rate density Air flow rate divided by area. r m3/(m2·s) [8]

6 Air permeability The air permeability of a material at a point is defined as the ratio between the density of air flow rate at that point and the magnitude of temperature gradient in the direction of the flow.

ka kg/(m·Pa·s) [14], [17]

7 Air permeance The air permeance of specimen of material bound by two parallel surfaces is the ratio between the density of air flow rate and the magnitude of the pressure difference across the bounding surfaces, under

Ka m3/(m2·s·Pa)

kg/(m2

·Pa·s)

[8], [14], [17]


7


steady state conditions.

Quantity Ka defined by the following relation:

� = K�(�� − � )

where

� is the density of air flow rate through a layer;

��and � are the air pressures on each side of the layer.

NOTE – The term Ka, for air performance includes the effect of the viscosity of air at constant temperature.

8 Air ratio Air mass per mass-unit of dry material.

Xa %

kg/kg

[15]

9 Air ratio (volumetric)

Volume of air per volume-unit of material.

Ψa %

m3/m3

[15]

10 Air resistance Reciprocal of air permeance:

" = 1Ka

; � = �� − � "

" m2·s·Pa/m3 [8]

11 Air saturation degree

Ratio between the current air content and the maximum possible air content. May also be defined as the fraction of pores filled with air against those accessible for air.

Sa % [15]

12 Air transfer Air flow induced by an air pressure difference, caused by wind, stack effect, or mechanical systems.

Ma kg/s [17]

13 Black body (full radiator or Plank

radiator)

The black body is one that absorbs all the incident radiation for all wavelengths, directions and polarizations.

At given temperature, for each wavelength it emits the maximum thermal energy (maximum spectral excitance).

NOTE – Terms related to black body bear a superscript notation (˚).

[7], [15], [16]


8


14 Black body spectral excitance

It is expressed by Planck’s law which relates #�° to wave length λ and to the

absolute temperature of the black body:

#�° = %�&�'

exp (% /& ∙ -) − 1

where

-%� = 2/ℎ%0 = 3,741 × 10�6 7/8

-% = ℎ%0/9 = 0,014 388 8 ∙ ;

h and k are respectively, the Planck constant and the Boltzmann constant, %0

is the speed of electromagnetic waves in vacuum.

A curve #�° = <(&) with a maximum at λm can be draw for each temperature. λm is a function of temperature, but the product &= ∙ - is constant (Wien’s “displacement law”):

-&= ∙ - = 2,898 × 10�? 8 ∙ ;

-#∘ and #�° are hemispherical

terms.

The emission of a black body is isotropic or diffuse, i.e. �° and ��° are

independent of the direction (Lambert’s law).

The total and the spectral radiance of the black body are expressed by:

�° = #°

/

��° = #�°

/

#�° W/m3

W/(m2·µm)

[7]

15 Black body total excitance

It is expressed by the Stefan-Boltzmann law:

#° = A-B

where

σ is equal to 5,67 x 10-8 W/(m2·K4);

T is the absolute temperature of black body.

#∘ W/m2 [7]


9


16 Critical surface humidity

Relative humidity at the surface that leads to deterioration of the surface, specifically mould growth.

[10]

17 Density Mass divided by volume.

NOTE - For porous materials the density of the solid material and the bulk density can be identified, and for granular materials also the density of the grains.

C kg/m3 [6], [12], [15]

18 Density of dry material

Density of a building material is defined as the mass of 1 m3 of the dry material.

For practical reasons, the phrase “dry material” does not necessarily mean absolutely dry material. For each class of material, such as stony, wooden or plastic, it may be necessary to adopt prescribed standard conditions; for example for wood this may correspond to drying at 105 ºC until the change in mass is within 1% during two successive daily weighings.

C0 kg/m3 [14]

19 Dewpoint temperature

Temperature to which air must be cooled to become saturated with respect to water vapour.

θd ºC [9], [17]

20 Dry bulb temperature

Air temperature measured in a thermometer screen or with similar shielding from solar radiation.

θ ºC [9]

21 Emission Process in which heat (from molecular agitation in gases or atomic agitation in solids, etc.) is transformed into electromagnetic waves.

[7]

22 Emissivity The evaluation of the emission properties of real materials is made relative to the black body placed in

[7], [16], [17]


10


the same conditions of temperature. In general, these properties depend on the nature and surface aspect of the body and vary with wavelength, direction of emission and surface temperature.

Spectral directional emissivity - Spectral radiance, ��D, of the considered surface divided by the spectral radiance emitted by the black body, ��D° , at the same

temperature:

E�D = ��D��D°

Spectral hemispherical emissivity - Spectral excitance, #�, of the considered surface divided by the spectral excitance of black body, #�°, at the same temperature:

E� = #�#�°

Total directional emissivity - Total radiance, ��, emitted by the considered surface, divided by total radiance emitted by the black body, ��° , at the same temperature:

E� = ��°

Total hemispherical emissivity - Total hemispherical excitance, #, of the considered surface divided by the total hemispherical excitance of the black body, #°, at the same temperature:

E = ##°

E�D

E�

E�

E

23 Enthalpy Is a important thermodynamic property that includes internal energy and flow work and is defined as

ℎ = F + �H

where F is the internal energy per unit mass.

ℎ kJ/kg [17]


11


24 Entropy Measures the molecular disorder of a system. The more mixed system, the greater its entropy; an orderly or unmixed configuration is one of low entropy.

[17]

25 Gas diffusion coefficient

Rate of gas diffusion trough a material

NOTE - An alternative form of definition is in use where “amount of substance” replaces “mass” and with the corresponding units written in terms of the unit mole instead of kilogram.

I m2/s [8]

26 Gas flow rate density

Mass of gas passing through a material as a function of time and area of surface, under specified conditions.

NOTES

1. For the case of gas transfer through a material bound by parallel surfaces, this is often referred to as “gas transmission rate”.

2. An alternative form of definition is in use where “amount of substance” replaces “mass” and with the corresponding units written in terms of the unit mole instead of kilogram.

# kg/(m2·s) [8]

27 Gas permeability Product of the gas permeance and the perpendicular distance between the surfaces of the material under consideration.

NOTES

1. This is only quantifiable for heterogeneous materials and systems.


J kg/(m·s·Pa) [8]

28 Gas permeance Mass of gas passing trough a K kg/(m2·s·Pa) [8]


12


material as a function of time, area of surface difference.


29 Gas solubility Mass of permeant gas as a function of mass of permeated material under a specified pressure of permeant.


� kg/kg [8]

30 Gas solubility coefficient

Gas solubility divided by the permeant pressure.

NOTES

1. The relationship " = �/� is Henry's Law, where � is a function of the permeant gas, the permeated material and temperature.


" Pa-1 [8]

31 Grey body Thermal radiator whose hemispherical or directional spectral emissivity is independent of wavelength.

[7], [15]

32 Heat Quantity which indicates the energy in the form of heat. Because energy is a scalar, heat is also a scalar.

Q J [5], [15], [17]

33 Heat capacity Quantity defined by the equation:

% = LKL-

NOTE – When the temperature of a system is increased by dT as a result

C J/K [5]


13


of the addition of a small quantity of heat dQ, the quantity dQ/dT is the heat capacity.

34 Heat flow rate Quantity of heat transferred to or from a system divided by time:

Φ = LKLM

Ф W [5], [7], [8], [16]

35 Heat flow rate density

The density of heat flow rate in a material at a point is expressed as the quantity of heat transported in unit time across unit area of a plane that includes the point and is perpendicular to the direction of the transport.

Heat flow rate divided by area:

N = LΦLO

NOTE – The word “density” should be replaced by “surface density” when it may be confused with “linear density”.

q W/m2 [5], [7], [15], [16],

[17]

36 Heat flow rate linear density

Heat flow rate divided by length:

NP = LΦLQ

ql W/m [5]

37 Heat-transfer Transmission of energy by thermal conduction, thermal convection or thermal radiation, or a combination of these.

Conduction – Conduction refers to the energy transferred when vibrating atoms collide and free electrons move collectively. Heat is transferred that way between solids at different temperature in contact with each other and between points at a different temperature within the same solid. The mode also intervenes when heat is transferred in gases and liquids and in the contacts between gases and liquids at one side at the other. Conduction always occurs from points at a higher temperature to points at a lower temperature (2nd

[5], [7], [10], [15], [16], [17]


14


law of thermodynamics). The mode needs a medium. No observable macroscopic movement is linked to it.

Convection - Convection stands for the displacement of molecule groups at a different temperature. Convection is by nature a consequence of movement (transfer of enthalpy) and occurs in a pronounced way close to the contact between liquids and gases at one side at solids at other. We distinguish forced, natural and mixed convection depending on whether or not the movement is caused by an external force, a difference in fluid density or both. In forced convection, work exerted by an exterior source may compel heat to flow from low to high temperatures. Convection needs a medium. Actually, in liquids and gases, convection always includes conduction and even in convection mode, heat transfer between molecules occurs by conduction.

Radiation – Radiation refers to heat transfer, caused by the emission and absorption of electromagnetic waves. At a temperature above 0 K, each surface emits electromagnetic energy. Between surfaces at a different temperature, that results in heat exchanges. Heat transfer trough radiation does not need a medium. On the contrary, it is least hindered in vacuum and follows physical laws which diverge strongly from conduction and convection.

38 Heat transfer (convective surface

film coefficient)

Quantify ℎc defined by the following relation:

NR = ℎR ∙ (-S − -a) where -S − -a is the temperature difference, between the surface and

ℎc W/(m2·K) [15], [16],

[17]


15


the ambient air.

39 Heat transfer (radiative surface film coefficient)

Quantify ℎr defined by the following relation:

NT = ℎT ∙ (USP − Ur) where USP is the temperature of surface Q while Ur is the radiant temperature of the environment as seen by the surface.

hr

W/(m2·K) [15], [16],

[17]

40 Heat transfer (surface film coefficient)

Density of heat flow rate at a surface in steady state divided by the temperature difference between that surface surroundings:

ℎ = N-S − -�

NOTE – This assumes the definition of the surface trough which the heat is transferred, the temperature of the surface, Ts, and the ambient temperature, Ta (with reference to free or forced convection and radiation surrounding surfaces, etc.).

h W/(m2·K) [5], [15],

[16], [17]

41 Humidity by mass Mass of water vapour divided by the mass of dry air.

NOTE - At saturation, the notation WS�X is used.

W kg/kg [8]

42 Humidity by volume Mass of water vapour divided by the volume of the gaseous mixture.

NOTES

1. Humidity by volume is the same as the partial mass density of water vapour, CY.

2. At saturation, the notations ZS�X and CY,S�X are used.

Z kg/m3 [8]

43 Internal moisture excess

Rate of moisture production in a space divided by the air change rate an the volume of the space:

ΔZ = Z� − Z\ = ]/(� �)

ΔZ kg/m3 [10]

44 Isotropically emitting body

Thermal radiator whose total or spectral emissivity is independent of

[7]


16


the direction.

45 Isotropically emitting grey body

Thermal radiator whose emissivity is independent of both wavelength and direction:

ED = E�� = E� = E

These emissivities may vary with temperature: E(-)

NOTE – The hypothesis of grey surfaces and isotropic emission, with an emissivity independent of wavelength and direction is generally accepted in computations. In this case the different emissivities of a surface reduce to a single parameter, E.

[7]

46 Longwave (terrestrial) radiation

Radiation with wavelength greater than 3 µm from surfaces at the ground and from the atmosphere.

NOTE – The exchange of longwave radiation occurs permanently between buildings, the ground and the atmosphere at temperatures between 240 K and 340 K.

Gt [9]

47 Luminosity The ratio between the radiant heat flow rate in a direction ^ and the apparent surface, seen from that direction. L is a vector.

The luminosity describes how a receiving surface sees an emitting surface.

L ^_cos(^) LO Lc

L W/(m2·rad) [15]

48 Mass flow rate The quantity of mass, which migrates per unit of time. Just as the quantity of mass, it is a scalar.

G kg/s [15]

49 Mass flow rate density

The quantity of mass, which flows per unit of time through a unit surface. Components ge, gf, gg in a Cartesian

co-ordinate system, g_, gh, gi in a polar co-ordinate system

g kg/(m2·s) [15]


17


50 Mass transfer Transmission of mass (especially moisture or air) by various mechanisms.

[8]

51 Moisture Water in gaseous, liquid or solid phase.

[8]

52 Moisture content Many building materials are porous bodies. In these porous bodies the moisture content may vary between the dry state referred to above and fully saturated state when the open pores are completely filled with water. The moisture content that corresponds to the saturation state is called the maximum moisture content (symbols: j=�e or F=�e or k=�e). Experimentally, a building material absorbs moisture to the maximum moisture content level. This moisture content is referred to as capillary saturation moisture content (symbols: jR�l or FR�l or kR�l). Between the dry and saturated

states, the moisture content varies with the water vapour pressure of the surroundings in a non-linear way. The relation between vapour pressure (or more often relative humidity, RH) of the surroundings and the moisture content in the material is called sorption curve. In the lower humidity range, the moisture is in an adsorbed state. This range of RH until 98% is called the hygroscopic range of a material. At the higher end of the adsorption range, moisture from the surroundings begins level. This continues until a critical moisture content (symbols: jRT or FRT or kRT) is established. Thus critical moisture content can be defined as the lowest moisture content necessary to initiate moisture transport in the liquid phase. Below this level, due to macroscopic discontinuity of the liquid, moisture is

[8], [10], [14], [15],

[17]


18


transported only in the vapour phase (and partly by surface movement in the adsorbed layer).

Moisture content of a building material is defined as:

i) Moisture content mass by volume - mass of evaporable water divided by volume of dry material.

ii) Moisture content mass by mass - mass of evaporable water divided by dry mass of material.

iiii) Moisture content volume by volume - volume of evaporable water divided by volume of dry material.

The definition (i) is generally used with reference to all building materials, while it is a common practice to use (ii) with reference to denser building materials such as concrete, brick and wood products and to use (iii) with reference to lighter materials such as insulation.

NOTE – The method of evaporating water from a moist material shall be stated.

j

F

k

kg/m3

kg/kg

m3/m3

53 Moisture differential capacity

Quantity defined by the following relation:

m = LjLn

where

-j is the moisture content mass by volume;

-n is the relative humidity.

NOTE – This value indicates the tangent of the hygroscopic sorption curve.

m kg/m3 [8]

54 Moisture diffusivity The moisture diffusivity in the hygroscopic range is the ratio between vapour permeability and volumetric moisture capacity. Outside that range it is the ratio between

Io m2/s [8], [14]


19


moisture permeability and volumetric moisture capacity.

Quantity Io defined by the following relation:

gpq = −Io r� L j

where

gpq is the vector density of moisture flow rate;

j is the moisture content mass per volume.

NOTE – Moisture diffusivity and moisture conductivity are principally used to describe moisture transfer in the liquid phase, but they include also the gaseous phase.

55 Moisture flow rate Mass of moisture transferred to or from a system divided by time.

NOTE – Moisture flow rate denotes a flow of water vapour, a flow of liquid water, or both phases together.

G kg/s [8], [16]

56 Moisture flow rate density

The density of moisture flow rate in a material at a point is defined as the mass of moisture transported in unit time across unit area of a plane that includes the point and is perpendicular to the direction of the transport.

Moisture flow rate divided by area.

NOTE – Density of moisture flow rate denotes density of a flow water vapour, of liquid water, or both.

g kg/(m2·s) [8], [16],

[14]

57 Moisture ratio Mass of moisture per mass-unit of dry material.

X %

kg/kg

[15]

58 Moisture ratio (volumetric)

Volume of moisture per volume-unit of material.

Ψ %

m3/m3

[15], [17]

59 Moisture saturation degree

Relationship between the moisture content present and the maximum moisture content possible. May also be defined as the fraction of open

S % [8], [14], [15]


20


pores filled with moisture against those accessible for moisture.

60 Moisture transfer Moisture can be transported both in vapour and liquid phase. The moisture transfer is caused by diffusion, convection, capillary suction, wind pressure and gravity (water pressure).

- Diffusion: is a process of equalization. A difference in vapour concentration results in a net transfer of water molecules to the region with the lowest concentration.

- Convection: is caused by the fact that air flows can both carry water vapour molecules, water droplets or snow crystals.

- Capillary suction: is the result of differences in pore water pressure.

- Wind pressure: can force liquid water in to cracks of the building envelope.

- Gravity forces: forces water to flow downwards, as an example, water might flow into the building envelope through cracks from a puddle of standing water on a roof surface. The effect of gravity can also create water pressure, for instance in water saturated soils. The pressure can force the water into a basement wall.

[16]

61 Open porosity Volume of open pores per volume-unit material. What fraction of the porous system is “open” depends on the fluid migrating through the material. In general, open porosity is smaller than total porosity.

Ψo %

m3/m3

[15]

62 Partial water vapour pressure

Partial pressure of water vapour in a gaseous mixture.

NOTE - At saturation, the notation �S�X is used.

� Pa [8], [10], [15]


21


63 Permeability of a porous medium

Quantity 9 defined by the following relation:

�q = 9s r� L �

where

-�q is the vector density of air flow rate in a porous medium;

-� is the fluid pressure;

-s is the dynamic viscosity of the fluid at a constant temperature.

9 m2 [8]

64 Porosity (Total) Total volume of the voids within a porous medium divided by the total volume of the medium.

NOTE - Porosity can be defined by the expression:

m = 1 − C − CCS − Cg

Where,

- C is the apparent density of the material;

- CS is the density of the solid matrix;

- Cg is the density of the gas in the

voids.

The apparent porosity is determined by some experimental method.

ξ %

m3/m3

[6],[15]

65 Porosity (local) Porosity at the point P within a body when the volume of an element enclosing the point is small with respect to the entire body but large enough to evaluate a meaningful average.

ξp [6]

66 Quantity of mass Quantity, which indicates how much mass is present or migrates. The quantity of mass is a scalar.

M kg [15]

67 Radiation intensity The radiant energy, which is emitted in a specific direction. I is a vector. Dω is the elementary solid angle in the direction considered.

I W/(m2·rad) [15]


22


LN_Lc t< L ^_

LO Lc

68 Reference year Year of hourly values of appropriate meteorological parameters representative of the long term climate.

[9]

69 Relative humidity Actual vapour pressure divided by vapour pressure at saturation at the same temperature:

n = ��S�X

NOTE - Assuming an ideal gas behaviour:

n = ZZS�X

n

HR

[8], [9], [10], [16]

70 Roughness coefficient

Factor which allows for the modification of the wind speed by the roughness of the terrain upwind of a wall

%_ [9]

71 Semi-transparent plane layer

Semi-transparent layer of thickness d, limited by two infinite, plan and parallel boundaries of given thermal and optical characteristics.

[7]

72 Solar irradiance Radiation power per area generated by the reception of solar radiation on a plane of any tilt and orientation.

The following special quantities can be distinguished according to the conditions of reception:

-Global solar irradiance – irradiance generated by reception of solar radiation from the full hemisphere on a horizontal plane.

NOTE – According to the following definitions it is equal to the reception of direct solar and diffuse solar radiation on a horizontal plane. In the case of tilted planes a portion of the ground reflected global solar radiation is also received.

-Direct solar irradiance – irradiance generated by the reception of solar

Gs

Gs,g

Gs,b

W/m2

W/m2

W/m2

[9]


23


radiation on a horizontal plane from a conical angle which surrounds concentrically the apparent solar disk.

NOTES

1. The horizontal component of the direct solar irradiance is a part of the global solar irradiance.

2. Any component of the direct solar irradiance is generated nearly exclusively from unscattered solar radiation.

3. The diameter of the apparent solar disk corresponds to about 0,5 degrees; for technical reasons the available radiometers receive the direct solar irradiance from solid angles around the solar disk which correspond mostly to field-of-view angles between 3º and 6º.

- Beam solar irradiance – direct irradiance intercepted by a surface perpendicular to the incidence of the beam.

- Diffuse solar irradiance – irradiance generated by the reception of scattered solar radiation from the full sky hemisphere on a horizontal plane, with the exception of that solid angle which is used to measured the direct solar irradiance.

NOTES

1. Practical measurement requires a sun following disk, which permanently shades the receiver of the radiometer with a “field of shade” angle which equals the field of view angle used for measuring direct solar irradiance. This allows the global irradiance to be calculated as the sum of diffuse solar and horizontal component of the direct solar

Gs,b

Gs,d

W/m2

W/m2


24


irradiance.

2. The use of a ring to shade the sun along its daily path requires an equation to correct for the corresponding losses of diffuse solar irradiance.

-Reflected solar irradiance –irradiance generated by the reception of the rising reflected global radiation on a downward looking horizontal plane.

NOTES

1. The ratio of reflected solar and global solar irradiance is called albedo.

2. Part of the reflected global solar radiation is received on any tilted plane.

73 Solar Transmittance

The solar heat flow rate transparent and opaque parts as:

Nu = g vuw

where vuw is the total solar radiation incident on the outside surface and Nu is the transmitted heat flow rate, both in W/m2. The factor g is called the solar transmittance. That factor includes the direct and indirect solar gains. The direct gains are given by Nux = yz vuw, where yz is the total shortwave transmissivity of the part. If opaque, transmissivity is zero. Opaque parts lack direct gains. For a transparent part the shortwave transmissivity differs from zero, giving direct gains. The indirects gains occur because opaque and transparent parts absorb a fraction of the incoming sunlight, warm up, conduct the absorbed radiation as heat to the inside and dissipate it there by convection and longwave radiation. For simple transparent

g [15]


25


parts such as single and double glass, the indirect gains are quite easily estimated.

74 Specific heat capacity

Specific heat capacity of a material is defined as the heat (energy) required to increase the temperature of unit mass of the material by 1 K.

The mass in the above definition refers to dry mass. If the material is wet, the specific heat capacity c is calculated as:

� = �0 + 4187 ∙ (j/C0)

The above relation assumes that the specific heat capacity of water is a constant equal to 4187 J/(kg·K).

� J/(kg·K) [5], [14], [15], [17]

75 Specific moisture capacity

Specific moisture capacity of a material is defined as the increase in the mass of moisture in unit mass of the material that follows unit increase in vapour pressure or suction.

If the vapour pressure is expressed in terms of relative humidity the unit of this quantity changes to kg/kg and the symbol ξφ should be used.

ξ kg/(kg·Pa) [14], [17]

76 Steady state

Condition for which all relevant parameters do not vary with time.

[6]

77 Suction Pressure difference between the pore water pressure and the ambient total pressure.

s Pa [8],[10]

78 Suction curve Relation between the equalized moisture content in a porous material and the suction (negative pore pressure) in the pore water.

NOTE - Generally there are curves for sorption and for desorption. Theoretically the suction curve covers the whole moisture range, from absolute dryness to full saturation.

[8]


26


79 Surface film resistance

The reciprocal of the heat transfer film coefficient. (Subscripts i and e often denote inside and outside surface film resistances and conductances, respectively).

Ri or Re (m2·K)/W [17]

80 Surface reflectance The fraction of the radiant flux falling on a surface that is reflected.

C [17]

81 Temperature factor The temperature factor is given by

:

<{� = US,=�| − UT\},\UT\},� − UT\},\

where UT\},� is the reference temperature inside, UT\},\ the

reference temperature outside and US,=�| the lowest inside surface

temperature on the thermal bridge. The suffix ℎ~ indicates that the local surface film coefficient for the coldest point on the thermal bridge has to be used in the calculation.

<{� [15]

82 Temperature factor at the internal

surface

Difference between the temperature of the internal surface and the external air temperature, divided by the difference between the internal air temperature and the external air temperature, calculated with a surface resistance at the internal surface �S�:

<_S� = US� − U\U� − U\

NOTE - Methods of calculating the temperature factor in complex constructions are given in ISO 10211-1.

<_S� [10]


27


83 Thermal Bridges The term thermal bridge refers to spots on the envelope where heat transfer develops in two or three dimensions (the word envelope indicates the entirety of floors, façades, windows and roofs, which separate the inside from grade and the inside from all adjoining, unheated volumes). The name may be taken literally: not only do these spots experience larger heat losses and gains than on the adjacent elements during the heating season. We distinguish two types of thermal bridges:

-Geometric thermal bridges - a consequence of the three dimensional character of a building: angles and corners, inner and outer reveals around windows, etc.

-Structural thermal bridges – The consequence of structural decisions. Examples: steel or concrete girders and columns penetrate the envelope, discontinuities in the thermal insulation. Structural thermal bridges could be there for reasons of structural integrity. Take a balcony. The cantilever moment be balanced without continuity with the floor inside.

[15], [16]

84 Thermal conductance

Reciprocal of thermal resistance from surface to surface under conditions of uniform density of heat flow rate:

Λ = 1�

NOTE - “Thermal conductance” should be replaced by “surface thermal conductance” when it may be confused with “linear thermal conductance”.

Λ W/(m2·K) [5], [16],

[17]


28


85 Thermal conductance

(linear)

Reciprocal of linear thermal resistance from surface to surface under conditions of uniform linear density of heat flow rate:

Λ� = 1�P

Λl W/(m·K) [5]

86 Thermal conductivity

The thermal conductivity of a material at a point is defined as the ratio between the density of heat flow rate and the magnitude of the thermal gradient at the point in the direction of the flow.

The definition for thermal conductivity stems from Fourier equation for heat conduction:

Nq = −& ∙ r� L -

But in a dry building material the heat transfer is a resultant of conduction, radiation from the surfaces of the pores and convection within the pores and in a practical definition of thermal conductivity all three modes of heat transfer are included. If the material is wet, heat transferred by moisture in the capillaries and the enthalpy changes that accompany phase transitions also add to the density of heat flow rate.

λ W/(m·K) [5]

87 Thermal conductivity (radiative) or

radiativity

Quantity defined by the following relation:

NqT = −&Tr� L-

For a plane layer the relationship may be rewritten in the following way:

NT = −&T�-��

where n is the normal to the layer.

Characterizes an insulating material in relation with the radiation heat transfer only, it is expressed by

&T = � ΔLΔ�T

�x�x�

&T W/(m·K) [7]


29


where �T can be seen as a thermal resistance due to heat transfer by radiation alone and where L� is as shown in figure 4, ISO 9288.

NOTE – It may be derived from the measurement of N, L and Δ- under vacuum when the conduction heat transfer in the solid matrix is negligible.

88 Thermal diffusion coefficient of

moisture

Quantity Iw defined by the following relation:

gpq = −Iw r� L -

where

gpq is the vector density of moisture flow rate;

- is the temperature.

NOTE – The thermal diffusion coefficient is depended on how the flow related to moisture gradients is described.

Iw kg/(m·s·K) [8], [14]

89 Thermal diffusivity The thermal diffusivity at a point in a material is defined as the ratio between the thermal conductivity at that point and the volumetric heat capacity of the material.

Thermal conductivity divided by the density and the specific heat capacity:

a = &C�

Notes:

1. For fluids the appropriate specific heat capacity is cp.

2. The definition assumes that the medium is homogeneous and opaque.

3. The thermal diffusivity is relevant to the non-steady state and may be measured directly or calculated from separately measured quantities by

a m2/s [5], [14], [15], [16],

[17]


30


the above formula.

4. Among others, thermal diffusivity accounts for the response of the temperature at a location inside a material to change a temperature at the surface. The higher the thermal diffusivity of the material, the more sensitive the interior temperature is to changes of the surface temperature.

90 Thermal effusivity Square root of the product of thermal conductivity, density and specific heat capacity:

� = �&C�

Notes

1. For fluids the appropriate specific heat capacity is cp.

2. This property is relevant to the non-steady state. It may be measured or calculated from separately measured quantities by the above formula. Among others, thermal effusivity accounts for the response of a surface temperature to change of the density of heat flow rate at the surface. The lower thermal effusivity of the material the more sensitive the surface temperature is to changes of heat flow at the surface.

b J/(m2·K·s1/2) [5], [16]

91 Thermal moisture permeability

The thermal moisture permeability of a material at a point is defined as the ratio between the density of moisture flow rate at that point and the magnitude of temperature gradient in the direction of the transport in the absence of any moisture content gradient.

The above definition for thermal moisture permeability stems from the transport equation:

rq = −9w ∙ r� L -

9w kg/(m·K·s) [14]


31


(at uniform moisture content)

92 Thermal permeance

The inverse of the thermal resistance. The thermal permeance tells how much heat per unit of time and unit of surface passes through a single layered wall at a temperature difference of 1 K between both wall surfaces.

P W/(m2·K) [15]

93 Thermal radiation Electromagnetic radiation emitted at the surface of an opaque body or inside an element of a semi transparent volume.

The thermal radiation is governed by the temperature of the emitting body and its radiative characteristics. It is interesting from a thermal viewpoint when the wavelength range falls between 0,1 µm and 100 µm (see figure 1 ISO 9288).

[7]

94 Thermal resistance Temperature difference divided by the density of heat flow rate in the steady state condition:

� = -� − - N

NOTES:

1. For a plane layer for which the concept of thermal conductivity applies, and when this property is constant or linear with temperature:

� = L&

where d is a thickness of the layer.

These definitions assume the definition of two reference temperatures, T1 and T2, and the area trough which the density of heat flow rate is uniform.

Thermal resistance can be related either to the material, structure or surface. If either T1 or T2 is not the temperature of a solid surface, but that of a fluid, a reference

R m2·K/W [5],

[14],[15], [16],[17]


32


temperature must be defined in each specific case (with reference to free or forced convection and radiation from surrounding surfaces, etc.).

When quoting values of thermal resistance, T1 and T2 must be stated.

2. “Thermal resistance” should be replaced by “surface thermal resistance” when it may be confused with “linear thermal resistance”

95 Thermal resistance (linear)

Temperature difference divided by the linear density of heat flow rate in the steady state condition:

�P = -� − - NP

NOTE – This assumes the definition of two reference temperatures, T1 and T2, and the length along which the linear density of heat flow rate is uniform.

If within the system either T1 or T2 is not the temperature of a solid surface, but that of a fluid, a reference temperature must be defied in each specific case (with reference to free or forced convection and radiation from surrounding surfaces, etc.).

When quoting values of linear thermal resistance, T1 and T2 must be stated.

Rl m·K/W [5]

96 Thermal resistivity Quantify defined by the following relation:

r� L - = − �Nq

NOTE – A rigorous treatment of the concept of thermal resistivity is given in the ISO 7345 annex.

r m·K/W [5]; [17]

97 Thermal transmissivity

Characterizes an insulating material in relation with the pure conduction heat transfer; similarly to &T , it is expressed by

&X W/(m·K) [7]


33


&X = � ΔLΔ�Rx

�x�x�

where R is the thermal resistance due to combined conduction and radiation heat transfer (see ISO 73445 : 1987, 2.7); L� is as shown in figure 4 ISO 9288 : 1989.

NOTE – According to the preceding definitions, the thermal transmissivity can also be written as

&X = &Rx + &T

Thermal transmissivity can be seen as the limit reached by the transfer factor in thick layers where combined conduction and radiation heat transferred are considered.

This quantity is sometimes called “apparent”, ”equivalent”, or “effective” thermal conductivity (see ISO 7345:1987, annex). See figure 4 ISO 9288:1989.

98 Thermal transmissivity of a

moist material

Intrinsic material property dependent upon moisture content and temperature but not on testing conditions. It is often referred to elsewhere as thermal conductivity of a moist material. It is defined for a moist material by the following differential equation during steady-state conditions:

N= = −&∗ ∙ L-LW

when moisture distribution within the material is in the steady-state and there is no liquid movement within the material.

NOTE - The transmissivity, either for dry materials (see IS0 9288, IS0 8301 and IS0 8302) or for moist materials (see ISO 10051) expresses a material property that has the dimension of a thermal conductivity

&∗ W/(m·K) [13]


34


but that can replace it only in some expressions (in most cases those related to steady-state heat and mass transfer in a slab). Usually transmissivity cannot replace conductivity in most two- and three-dimensional flow patterns, in the expression of thermal diffusivity and non steady-state problems. Due to the complexity of heat and mass transfer problems, transmissivity can seldom be determined through one single experiment, rather a procedure or particular testing conditions are required, e.g. tests at high thicknesses for the determination of the thermal transmissivity and equilibrium of moisture distribution and absence of moisture flow for the determination of thermal transmissivity of a moist material (non steady-state methods are usually excluded from the determination of transmissivity).

99 Thermal transmittance

Heat flow rate in steady state divided by area and by the temperature difference between the surroundings on each side of a system:

� = Φ(-� − - )O

NOTES

1. This assumes the definition of the system, the two reference temperatures, T1 and T2, and other boundary conditions.

2. “Thermal transmittance” should be replaced by “surface thermal transmittance” when it may be confused with “linear thermal transmittance”.

3. The reciprocal of the thermal transmittance is the total thermal resistance between the surroundings

U W/(m2·K) [5], [15],

[17]


35


on each side of the system.


(linear)

Heat flow rate in the steady state divided by length and by the temperature difference between the surroundings on each side of a system:

Ψ = Φ(-� − - )Q

NOTES

1. This assumes the definition of the system, the two reference temperatures, T1 and T2, and other boundary conditions.

2. The reciprocal of the linear thermal transmittance is the total linear thermal resistance between the surroundings on each side of the system.

Ψ W/(m·K) [5], [15]


(local)

The local thermal transmittance gives the extra heat transfer per Kelvin temperature difference between the inside for a local, three-dimensional thermal bridge.

� W/ K [15]

102 Thermodynamic system

Is a region in space or quantity of matter bounded by a closed surface. The surroundings include everything external to the system, and the system is separated from the surroundings by the system boundaries. These boundaries can be movable or fixed, real or imaginary.

[17]

103 Transfer factor Characterizes an insulating product in relation with the combined conduction and radiation heat transfer; it depends on experimental conditions and is expressed by

� = NLΔ- = L

�

NOTE – It may be derived from the measurement of N, L and Δ- in a guarded hot plate; it is a material

� W/(m·K) [7]


36


property only when L > L� (see figure 4 ISO 9288).

104 Transient state Non-steady state in which values of the relevant parameters evolve from an initial state asymptotically to either steady or periodic state.

[6]

105 Volume coefficient of heat loss

Heat flow rate from the building divided by the volume and by the difference of temperature between the internal and external environment:

�Y = Φ� ∙ Δ-

NOTE – The heat flow rate may optionally include the contributions of heat transmissions trough the building envelope, ventilation, solar radiation, etc. The volume, V, shall be defined.

The use of volume coefficient of heat loss assumes a conventional definition of internal temperature, external temperature, volume and different contributions resulting in the heat flow rate.

Fv W/(m3·K) [5]

106 Volumetric heat capacity

The volumetric heat capacity of a material is defined as the heat (energy) required to increase the temperature of unit volume of the material by 1 K.

If the material is wet, the volumetric heat capacity C0 � is calculated as:

C0 � = C0 �0 4187 ∙ j

The above relation assumes that the specific heat capacity of water is a constant equal to 4187 J/(kg·K).

C0 �0 J/(m3·K) [14]

107 Volumetric moisture capacity

The volumetric moisture capacity of a material is defined as the increase in the moisture content in unit volume of the material that follows unit increase in the vapour pressure or suction.

C0 m kg/(m3·Pa) [14], [17]


37


From hygroscopic range volumetric moisture capacity can be calculated from the slope of the sorption curve and above critical moisture content in can be calculated as the slope of the suction curve.

108 Wall annual index Quantity of wind driven rain per square metre at a point on a wall of given orientation based on the airfield annual index and corrections for roughness, topography, obstruction and wall factors.

�� l/m2 [9]

109 Wall factor Ratio of the quantity of water hitting a wall to the quantity passing through an equivalent unobstructed space, allowing for the characteristics of the wall.

W [9]

110 Wall orientation Angle between north and line normal to a wall.

Θ ̊ [9]

111 Wall spell index Quantity of wind driven rain per square metre at a point on a given wall, based on the airfield spell index and corrections for roughness, topography, obstruction and wall factors.

��u l/m2 [9]

112 Water penetration coefficient

Quantity � defined by the following relation:

W = �√M

where

W is the penetration depth of the water front during sorption from a water surface;

M is time.

� m/s1/2 [9]

113 Water sorption coefficient

Quantity O defined by the following relation:

8S = O√M

where

8S is the mass per area of sorbed moisture from a water surface;

O kg/(m2·s1/2) [8], [16]


38


M is time.

114 Water vapour Moisture in the gaseous phase. [8]

115 Water vapour concentration

The vapour concentration in a given volume of building material is defined as the ratio between the mass of water vapour in that volume and the volume. It can also be defined as the mass of water vapour per unit volume of the material.

C� kg/m3 [14],[15]

116 Water vapour convection

Transfer of water vapour in a gas mixture by movement of the whole gas mixture due to a difference in total pressure.

[8],[15]

117 Water vapour diffusion

Movement of water vapour molecules in a gas mixture tending to equalize the vapour content in the air or the partial pressure of the vapour, with the total pressure being constant.

[8], [15]

118 Water vapour diffusion equivalent air layer thickness

Thickness of a motionless air layer which has the same water vapour resistance, as the material layer in question:

"x = � L

�x m [8], [10]

119 Water vapour diffusion coefficient

in the air

Quantity I defined by the following relation:

gpq = −I r� L Z

where

gpq is the vector density of water vapour flow rate in air;

Z is the humidity by volume.

NOTE – Fick’s law describes water vapour diffusion on in air.

I m2/s [8]

120 Water vapour flow rate density

The density of vapour flow rate in a material at a point is defined as the mass of vapour transported in unit time across unit area of a plane that includes the point and is perpendicular to the direction of the transport.

g� kg/(m2·s) [10], [14]


39


121 Water vapour permeability

The vapour permeability at a point is defined as the ratio between the density of vapour flow rate at the point and the magnitude of the vapour pressure gradient in the direction of the flow.

Quantities �� and �� defined by the following relations:

a) permeability with regard to humidity by volume

gpq = −�� r� L Z

b) permeability with regard to partial water vapour pressure

gpq = −�l r� L J�

where

gpq is the vector density of water vapour flow rate;

Z is the humidity by volume in the pores;

J� is the partial water vapour pressure in the pores.

NOTE - Water vapour transmission through porous materials can be related to different driving mechanisms. Humidity by volume or partial vapour pressure are commonly used.

Although part of the moisture flow is in the liquid phase, the water vapour permeability measured by the methods in ISO 12572 is used in calculations as if only vapour diffusion was occurring (see, for example, ISO 13788).

The transfer coefficients are dependent on the level of the corresponding relative humidity or moisture content of the material.

��

�l

m2/s

kg/(m·Pa·s)

[8], [14]

122 Water vapour permeance

The vapour permeance of specimen of a material bound by two parallel

[8], [14]


40


surfaces is the ratio between the density of vapour flow rate and the magnitude of the vapour pressure difference across the bounding surfaces, under steady state conditions.

Quantities 7� and 7�defined by the following relations:

a) permeance with regard to humidity by volume

g = 7�(Z� − Z )

b) permeance with regard to humidity by volume

g = 7�(J�� − J� )

where

g is the density of water vapour flow rate perpendicular to the surfaces of a layer;

Z� and Z are the ambient humidities by volume of air;

J�� and J� are ambient partial vapour pressures.

7�

7�

m/s

kg/(m2

·Pa·s)

123 Water vapour pressure

Part of the total atmospheric pressure exerted by water vapour.

� hPa [9]

124 Water vapour ratio Mass of water vapour per mass-unit of dry air. Also the vapour ratio is derived variable of state.

W kg/kg [15]

125 Water vapour resistance

Inverse of water vapour permeance:

a) water vapour resistance with regard to humidity by volume

�� = 17�

; �r = Z� − Z ��

�

b) water vapour resistance with regard to partial vapour pressure

�� = 17�

; �r = J�� − J� ��

�

�Y

�l

s/m

m2·Pa·s/kg

[8], [14]

126 Water vapour resistance factor

Water vapour diffusion coefficient in air, I, divided by the water vapour permeability, ��, of a porous material

µ [8], [14]


41


� = I��

NOTE - The water vapour resistance factor indicates how much greater the resistance of the material is compared to an equally thick layer of stationary air at the same temperature.

127 Water vapour resistivity

The reciprocal of vapour permeability.

� m·Pa·s/kg [14]

128 Water vapour transfer

The water vapour flow induced by a partial water vapour pressure difference or a flow of humid air.

Mv kg/s [17]

129 Water vapour transfer (surface

coefficient)

Quantity �� and �� defined by the following relations:

a) g = �� (Z� − ZS)

b) g = �� (J�� − J�S)

where

g is the density of moisture flow rate;

Z� and ZS are the humidities by volume of ambient air and at the surface respectively;

J�� and J�S are the partial vapour pressures of ambient air and at the surface respectively.

��

��

m/s

kg/(m2

·s·Pa)

[8]

2.2. TERMINOLOGIA USADA NESTE TRABALHO

Dos 129 conceitos e parâmetros anteriormente definidos sintetizam-se, no quadro 2.2, aqueles cujo conhecimento é imprescindível para a realização deste trabalho.

Quadro 2.2 – Terminologia usada neste trabalho

Parâmetro/Conceito Símbolo Unidade Correspondência com o Quadro 2.1

Calor específico c J/(kg·K) 74

Coeficiente de absorção solar � - 1

Coeficiente de absorção de água A kg/(m2·s1/2) 113


42

Parâmetro/Conceito Símbolo Unidade Correspondência com o Quadro 2.1

Coeficiente de transmissão térmica U W/(m2·K) 99

Condutibilidade térmica λ W/(m·K) 86

Curva de adsorção higroscópica - - 78

Densidade C kg/m3 17

Emissividade E - 22

Espessura da camada de ar de difusão equivalente

Sd m 118

Factor de resistência à difusão do vapor de água

µ - 126

Humidade Relativa φ % 69

Porosidade ξ m3/m3 64

Resistência Térmica R (m2·K)/W 94

Resistência Térmica superficial Ri ou Re (m2·K)/W 79

Coeficiente de difusividade hídrica Dw m2/s 53

Teor em humidade w kg/m3 51

Teor de humidade máximo wmax kg/m3 51

Radiação solar global Gs,g W/m2 72

Radiação solar difusa Gs,d W/m2 72

Radiação de onda longa atmosférica Gt W/m2 45


43

3

PROGRAMA DE SIMULAÇÃO NUMÉRICA EM REGIME DINÂMICO

PARA AVALIAÇÃO HIGROTÉRMICA DE FACHADAS

3.1. INTRODUÇÃO

A avaliação do comportamento higrotérmico dos componentes de construção é muito importante para evitar a curto ou longo prazo patologias induzidas pela humidade ou fluxos de calor. Uma vez que, as investigações experimentais são bastante caras e de transitabilidade limitada, há uma necessidade de utilizar ferramentas de simulação de transferência de calor e transporte de humidade que sejam de fácil uso.

3.2. PROGRAMA DE CÁLCULO AUTOMÁTICO

3.2.1. PROGRAMA DE CÁLCULO UTILIZADO

No presente trabalho utilizou-se o programa WUFI Pro 4.2, por ser um programa comercial com grande utilização internacional e possuir uma vasta validação experimental. Trata-se de um programa de simulação numérica em regime dinâmico para fluxo unidireccional (1D), tendo sido desenvolvido na Alemanha pelo Fraunhofer Institut für Bauphysik. Tem por objectivo calcular a transferência de calor e o transporte de humidade nas várias camadas constituintes do elemento construtivo.

Refira-se que foi desenvolvido um protocolo de difusão desta ferramenta informática entre a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto e o Fraunhofer Institut für Bauphysik.

3.2.2. DESCRIÇÃO DO PROGRAMA

3.2.2.1. Ecrã principal

O WUFI PRO 4.2 inicia-se com a apresentação de um ecrã principal (figura 3.1), a partir deste ecrã é possível aceder aos diversos menus que permitirão ter acesso a todas as opções disponíveis e necessárias para a formulação de uma simulação.


44

Fig. 3.1 – Ecrã inicial (WUFI Pro 4.2)

No ecrã principal pode-se encontrar os seguintes elementos:

� Barra de título: onde é apresentado o nome do programa (WUFI Pro 4.2), bem como o nome do projecto em utilização;

� Barra de menus: nesta barra são expostos os diferentes menus; � Barra de ferramentas: nesta barra encontram-se os comandos usados com maior

frequência; � Explorador do projecto: é uma alternativa ao menu input de agradável visualização e fácil

utilização;

� Informação de projecto: permite inserir variadas informações sobre o projecto como o nome ou o número, e guardar comentários;

� Barra de estado: mostra o sistema de unidades em utilização, bem como a data da última simulação realizada.


45

3.2.2.2. Barra de menus

A barra de menus tem seis menus disponíveis (figura 3.2), o primeiro dos quais, é menu “Project” e subdivide-se em:

� New Project: cria um novo projecto. � New case: cria um novo caso dentro do projecto actual. � Remove selected case: elimina o caso seleccionado do projecto em execução. � Open: abre um projecto guardado anteriormente. � Reopen: permite o acesso rápido aos dez últimos projectos realizados. � Save: guarda entradas de dados no projecto, e se já existentes, os resultados dos cálculos. � Save as: permite guardar o projecto em execução com um novo nome. � Close: encerra o programa WUFI Pro 4.2.

O menu “Input” é o que se segue e apresenta as seguintes opções: � Assembly/Monitoring Positions: permite a fácil entrada da geometria dos elementos de

construção, a escolha das propriedades dos materiais constantes na base de dados do programa e/ou a introdução de novos materiais com as respectivas propriedades.

� Orientation/Inclination/Height: permite definir a orientação, a inclinação e a altura acima do solo do elemento construtivo.

� Surface transfer coefficients: permite definir as propriedades de transferência das superfícies interiores e exteriores.

� Initial condictions: possibilita a entrada das condições iniciais de humidade e temperatura no elemento construtivo.

� Calculation Period/Profiles: permite definir a data de inicio e a duração do período de cálculo.

� Numerics: diferentes parâmetros numéricos do cálculo podem ser definidos aqui. � Climate outdoor: permite definir as condições climáticas exteriores. � Climate indoor: permite definir o clima interior.

No menu “Run” existem três opções: � Run: Inicia o cálculo do caso seleccionado. � Run all: Inicia o cálculo de todos os casos que fazem parte do projecto. � Run with film: abre um ecrã com uma animação, onde se pode ver os resultados, á

medida que o cálculo prossegue.

O menu seguinte “Outputs” tem sete opções disponíveis: � Input summary data/Last calculation: apresenta um relatório, para impressão, dos dados

fornecidos ao programa e um resumo do último cálculo efectuado. � Status last calculation: expõe um breve resumo dos resultados do último cálculo. � Result graphs: aqui todos os resultados são exibidos em forma de gráfico, estes já se

encontram formatados para impressão. � View film: neste menu os resultados são apresentados através de uma animação 1D, que

ilustra a variação de determinados parâmetros ao longo elemento construtivo no decorrer do período de cálculo.

� Measured data: esta opção permite importar resultados experimentais para apresentá-los juntamente com os resultados do cálculo, permitindo a fácil comparação entre ambos.


46

� ASCII – Export: em complemento ao “result graphs” os resultados do cálculo podem também ser exportados em forma de lista podendo ser tratados posteriormente com outro software.

� Export film: os vídeos também podem ser exportados, de modo a ser possível a sua posterior visualização.

Seguidamente aparece o menu “Options”:

� Unit system: permite alterar o sistema de unidades em uso. � Warnings: Este menu permite uma selecção individual dos eventos que desencadeiam

uma advertência. � Result data: Neste menu pode-se escolher quais os resultados que pretendemos guardar

no ficheiro do projecto. Desactivando a opção que permite guardar o vídeo de resultados pode-se reduzir o tamanho do ficheiro até cerca de 90%.

O menu “Database” divide-se em dois submenus:

� Materials: abre a base de dados dos materiais. Podem-se visualizar todas as propriedades dos materiais dentro da base de dados, permite, também, inserir novos matérias na base de dados.

� Constructions: abre uma base de dados com elementos construtivos predefinidos, pode-se, também, criar novos elementos construtivos e guarda-los na base de dados.

Por último surge o menu “?” com as seguintes opções:

� General: abre a página inicial da ajuda online do programa. � Content: exibe conteúdo da página de ajuda online do sistema dividida em diferentes

tópicos de ajuda. � IBP on the Web: exibe a página na internet do programa WUFI. � Wufi forum: cria uma ligação ao fórum do programa na internet. � About wufi: exibe um conjunto de informação sobre direitos de autor, licença e a versão

do programa.

Fig. 3.2 – Barra de Menus (WUFI Pro 4.2)

3.2.3. UTILIZAÇÃO DO PROGRAMA

Neste ponto, serão explicados todos os passos necessários para a execução de uma simulação. A título de exemplo, será pormenorizada uma simulação correspondente a uma parede exterior revestida com ETICS, localizada no Porto, voltada a Sul de cor clara e com isolamento térmico de 5cm. Serão, também, abordados alguns pormenores relativos ao presente estudo.


47

3.2.3.1. Informação sobre o projecto e o caso

A simulação inicia-se com a definição do projecto e caso em análise.

Fig. 3.3 – Informação sobre o projecto e caso (WUFI Pro 4.2)

Estas caixas de diálogo (figura 3.3) permitem a introdução do nome do projecto e do caso, bem como qualquer comentário que se considere oportuno. Nesta simulação, utilizou-se como nome de projecto “ETICS5cm/Porto/CorClara” e nome do caso “Sul”.

3.2.3.2. Configuração do elemento construtivo

Após o preenchimento dos dados relativos ao projecto e ao caso inicia-se a configuração do elemento construtivo. Assim, começa-se por seleccionar o menu “Assembly/Monitor Positions” (1), criam-se as camadas necessárias à configuração do elemento construtivo (2), posteriormente atribui-se a cada camada o material desejado (3) e define-se a espessura pretendida para a camada em causa (4), como o esquematizado na figura 3.4. No presente trabalho optou-se por utilizar materiais que constassem na base de dados do programa, não sendo necessário criar novos materiais.

Fig. 3.4 – Configuração do elemento construtivo (WUFI Pro 4.2)


48

A base de dados do programa de cálculo encontra-se dividida em fontes e catálogos (1), conforme a origem da determinação das propriedades e o tipo de material. Em (2), pode-se seleccionar o material pretendido e atribuí-lo à respectiva camada através de (3). O programa possibilita, ainda, a visualização das propriedades dos materiais (4) e (5), o que permite uma correcta identificação dos materiais pretendidos.

Fig. 3.5 – Selecção dos materiais (WUFI Pro 4.2)

3.2.3.3. Orientação, inclinação e altura

O passo seguinte é definir a orientação, inclinação e altura do elemento construtivo. Estes parâmetros são necessários para o cálculo da chuva e da radiação incidente na superfície do paramento, se o estudo for sobre paredes interiores esta opção não é usada.

Nesta caixa de diálogo, figura 3.6, é possível seleccionar a orientação da superfície exterior (1), segundo os quatro pontos cardeais e respectivos pontos colaterais. Definir o ângulo que a superfície faz com a horizontal (2), sendo que um ângulo de 90˚ corresponde a uma parede vertical e um ângulo de 0˚ a uma cobertura plana. Pode-se, também, de entre as opções disponíveis, escolher a altura acima do terreno circundante (3).

Fig. 3.6 – Orientação, inclinação e altura do elemento (WUFI Pro 4.2)


49

No presente trabalho estudaram-se apenas paredes verticais exteriores em edifícios baixos, com altura até 10m, que representam a maioria dos edifícios em Portugal. Nesta simulação, em concreto, escolheu-se a orientação Sul.

3.2.3.4. Coeficientes de transferência superficiais

Pretende-se agora definir os coeficientes de transferência das superfícies que descrevem como as condições ambientais afectam o elemento construtivo.

Para a superfície exterior da parede é necessário introduzir o valor para a resistência térmica, possíveis revestimentos, coeficientes de absorção e emissão de radiação solar e o coeficiente de absorção da água da chuva. Relativamente à superfície interior da fachada, é essencial definir a resistência térmica, e a espessura da camada de ar de difusão equivalente de um possível revestimento.

Fig. 3.7 – Coeficientes de transferência superficiais (WUFI Pro 4.2)

No presente estudo utilizaram-se os valores para os coeficientes de resistência térmica superficial interior e exterior, sugeridos pelo programa para uma parede exterior, respectivamente, 0.125 e 0.0588 m2·k/W (1) e (7). Não foram considerados quaisquer revestimentos adicionais (2) e (8), o valor do

coeficiente de absorção solar variou-se nas várias simulações, sendo que na presente simulação considerou-se 0.4 (cor clara) (3), para a emissividade utilizou-se o valor fixo de 0.9 (4). Relativamente ao coeficiente de absorção da água da chuva foi utilizado o valor de 0.7, proposto pelo programa, que tem em conta a inclinação e o tipo de construção (5). Activou-se, ainda, a opção “Explicit Radiation Balance”, de modo a ter em conta no cálculo o fenómeno do arrefecimento radiactivo (6).

3.2.3.5. Condições iniciais

A definição da humidade relativa e da temperatura inicial do elemento construtivo é o passo que se segue. Neste estudo definiu-se como valores constantes de humidade relativa e temperatura, ao longo do elemento construtivo, 65% e 20˚C, respectivamente (figura 3.9).


50

Fig. 3.8 – Condições iniciais (WUFI Pro 4.2)

3.2.3.6. Período de cálculo

Em conformidade com os dados climáticos horários obtidos através do programa “Meteonorm” referentes ao ano de 2005, também o período de simulação foi considerado o ano de 2005 (figura 3.9).

Fig. 3.9 – Período de cálculo (WUFI Pro 4.2)

3.2.3.7. Condições climáticas

Antes de dar início à simulação é essencial definir as condições climáticas interiores e exteriores. Os dados relativos ao clima exterior (temperatura, humidade relativa, radiação solar, precipitação, pressão atmosférica, velocidade e direcção do vento) foram obtidos através do programa “Meteonorm”. No entanto, estes dados encontram-se sob a forma de um ficheiro com extensão .dat. e o “WUFI Pro 4.2” não suporta este tipo de ficheiros. Surge, então, a necessidade de converter o ficheiro .dat num ficheiro compatível com o programa de cálculo.


51

A conversão deste tipo de ficheiro foi efectuada com auxílio a uma ferramenta fornecida juntamente com o software de simulação. Obtêm-se, deste modo, um ficheiro com a extensão .wac suportado pelo programa de cálculo.

Obtidos os dados climáticos exteriores, basta agora importa-los para o programa de cálculo (figura 3.10).

Fig. 3.10 – Dados climáticos exteriores (WUFI Pro 4.2)

No presente caso estes dados referem-se ao clima do Porto.

Relativamente aos dados climáticos interiores, temperatura e humidade relativa, consideraram-se constantes e de valor 20˚C e 60%, respectivamente. Esta não é uma situação realista, porém, pode ser adoptada por uma questão de simplicidade, desde que o fenómeno em estudo ocorra no exterior.

Fig. 3.11 – Dados climáticos interiores (WUFI Pro 4.2)


52

3.2.3.8. Cálculo

Concluída a introdução de todos os dados necessários à execução da simulação, dá-se inicio ao cálculo propriamente dito. Este pode ser realizado com uma animação (figura 3.12) ou sem animação (figura 3.13), através das opções “run calculation” ou “run calculation wiyh a film” no menu “run”.

Fig. 3.12 – Simulação a decorrer com animação (WUFI Pro 4.2)

Fig. 3.13 – Simulação a decorrer sem animação (WUFI Pro 4.2)

3.2.3.9. Resultados

Após a execução do cálculo, surge uma nova opção no explorador do projecto, designada “Quick Graph”. Neste item são apresentados vários gráficos com os resultados da simulação, podendo optar-se por:

� Total water content: este gráfico fornece o teor de humidade no elemento ao longo do período estudado (figura 3.14);

� Water content in layer: à semelhança do gráfico anterior, este gráfico fornece o teor de humidade em ordem ao tempo para cada uma das camadas do elemento construtivo (figura 3.15);

� Monitor position temperature/humidity: neste gráfico é possível visualizar, em simultâneo, a variação da temperatura e da humidade relativa ao longo do tempo em qualquer ponto do elemento construtivo, bastando para isso definir previamente os pontos para os quais se quer obter essa informação. Em alternativa pode-se optar pela visualização, em simultâneo, da variação da temperatura do ar e da temperatura do ponto de orvalho ao longo do tempo (figura 3.16);


53

� Monitor position isopleths: neste ponto é apresentado um gráfico que identifica em cada intervalo de tempo (no presente trabalho, em cada hora do ano) a temperatura e a humidade relativa presentes nos locais analisados do elemento (figura 3.17).

Fig. 3.14 – Teor de humidade total (WUFI Pro 4.2)

Fig. 3.15 – Teor de humidade em cada camada do elemento construtivo (WUFI Pro 4.2)

Fig. 3.16 – Variação da temperatura e da humidade relativa ao longo do tempo (WUFI Pro 4.2)


54

Fig. 3.17 - Temperatura e humidade relativa (WUFI Pro 4.2)

Para além desta saída de resultados existem outras opções como foi referido no ponto 3.2.2.2, no presente caso optou-se por exportar os resultados em forma de lista para posteriormente tratá-los com outro software e adequá-los ao estudo pretendido. Exportaram-se os dados relativos à temperatura superficial e ao teor de humidade da camada exterior (figura 3.18).

Fig. 3.18 – Selecção dos dados a exportar (WUFI Pro 4.2)


55

4

ESTUDO DE SENSIBLIDADE SOBRE O FENÓMENO DE DEGRADAÇÃO

BIOLÓGICA DE FACHADAS

4.1. ELEMENTOS CONSTRUTIVOS OBJECTO DO PRESENTE ESTUDO

4.1.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS

A concepção das fachadas em Portugal tem sofrido uma grande evolução, desde panos simples de elevada espessura em alvenaria de pedra ou tijolo maciço (até aos anos 40), aos panos duplos de alvenaria de tijolo vazado com caixa de ar entre panos (década de 60/70), passando pela utilização de materiais de isolamento térmico a preencher total ou parcialmente a caixa de ar das paredes (anos 80), até aos sistemas de isolamento térmico pelo exterior. Esta evolução define-se pela constante procura de resposta às crescentes expectativas de conforto no interior das habitações bem como às imposições legais [18].

4.1.2. CONFIGURAÇÃO DAS PAREDES

O presente trabalho tem como principal objectivo a avaliação do desempenho higrotérmico de fachadas em diferentes climas, com este fim estudaram-se duas soluções de paredes exteriores frequentemente utilizadas em Portugal. Uma parede dupla com uma fiada de tijolo de 15 cm pelo exterior e outra de 11cm pelo interior, sendo a caixa-de-ar parcialmente preenchida por uma placa de poliestireno expandido de 3cm, e uma parede com isolamento térmico pelo exterior, do tipo reboco delgado armado sobre poliestireno expandido (ETICS), na figura 4.1 são pormenorizadas as paredes em zona corrente, de forma a tornar mais fácil a identificação das camadas para posterior introdução dos dados no programa de cálculo.


56

Fig. 4.1 – Pormenor construtivo das paredes objecto de simulação

4.1.3. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

O conhecimento das propriedades dos materiais é essencial para o estudo do comportamento higrótermico dos elementos construtivos, assim são apresentadas nos quadros 4.1 e 4.2 as propriedades básicas dos materiais constituintes de cada uma das camadas das paredes em análise.

Quadro 4.1 – Propriedades dos materiais constituintes das diferentes camadas da Parede Dupla [19]

Material e (cm) � (kg/m3) ξ (m3/m3) c (J/kg·K) λ (W/m·K) µ (-)

Reboco exterior 2.0 850 0.65 850 0.20 8.3

Tijolo vazado 15 650 0.74 850 0.13 15

Espaço de ar 2.0 1.3 0.999 1000 0.13 0.56

Poliestireno expandido

3.0 30 0.95 1500 0.04 50

Tijolo vazado 11 650 0.74 850 0.13 15

Reboco interior 1.5 850 0.65 850 0.20 8.3


57

Quadro 4.2 – Propriedades dos materiais constituintes das diferentes camadas da Parede ETICS [19]

Material e (cm) � (kg/m3) ξ (m3/m3) c (J/kg·K) λ (W/m·K) µ (-)

Reboco armado delgado

0.5 2000 0.30 850 1.20 25

Poliestireno expandido

5.0 30 0.95 1500 0.04 50

Tijolo vazado

20 650 0.74 850 0.13 15

Reboco interior

1.5 850 0.65 850 0.20 8.3

4.2. ORGANIZAÇÃO DAS SIMULAÇÕES EFECTUADAS

O objectivo do presente trabalho é estudar o comportamento higrotérmico de diferentes paredes através da simulação numérica. Desta forma, realizaram-se diversas simulações, utilizando o software Wufi Pro 4.2, variando e combinando diferentes parâmetros, nomeadamente, o tipo de solução construtiva, o clima onde se insere, a orientação do elemento, a cor da parede e no caso da parede ETICS variou-se também a espessura do isolamento térmico. Assim, o propósito final do trabalho realizado, é perceber como a combinação destes factores afecta as condensações superficiais e o teor de humidade à superfície, e consequentemente a formação de microrganismos nas fachadas.

Deste modo analisaram-se quatro climas diferentes, referentes às cidades de Braga, Bragança, Porto e Lisboa. Estudou-se o comportamento das paredes segundos os quatro pontos cardeais, Norte, Este, Sul e Oeste, e a influência da cor do elemento, para tal estudaram-se duas cores, uma clara e outra escura, com coeficientes de absorção de 0.4 e 0.8 (quadro 4.3), respectivamente. Como referido anteriormente, para a parede ETICS estudou-se também a influência da espessura do isolamento térmico, utilizando-se inicialmente 5cm de isolamento e posteriormente aumentou-se a espessura do isolamento para 8cm.

Quadro 4.3 – Coeficientes de absorção solar [20]

Cor da superfície exterior Clara Média Escura

Coeficiente de absorção solar da superfície exterior

0.4 0.5 0.8

Cor………………………………………….....

Branco Creme Amarelo Laranja Vermelho-claro

Vermelho-escuro Verde-claro Azul-claro

Castanho Verde-escuro Azul-vivo Azul-escuro Preto


58

No total foram realizadas 96 simulações, 64 das quais relativas à parede revestida com ETICS e as restantes 32 correspondentes à parede dupla. Seguidamente apresentam-se, com o intuito de facilitar a interpretação e identificação das simulações efectuadas, os quadros 4.4 e 4.5.

4.2.1. PAREDE DUPLA

Quadro 4.4 – Organização das simulações efectuadas para a parede dupla

Clima Orientação Cor do Revestimento

Braga

Norte Clara

Escura

Este Clara

Escura

Sul Clara

Escura

Oeste Clara

Escura

Bragança

Norte Clara

Escura

Este Clara

Escura

Sul Clara

Escura

Oeste Clara

Escura

Lisboa

Norte Clara

Escura

Este Clara

Escura

Sul Clara

Escura

Oeste Clara

Escura

Porto

Norte Clara

Escura

Este Clara

Escura

Sul Clara

Escura

Oeste Clara

Escura


59

4.2.2. PAREDE ETICS

Quadro 4.5 – Organização das simulações efectuadas para a parede ETICS

Clima Orientação Cor do Revestimento Esp. Isolamento

Braga

Norte Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Este Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Sul Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Oeste Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Bragança

Norte Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Este Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Sul Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Oeste Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Lisboa

Norte Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Este Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Sul Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Oeste Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Porto

Norte Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Este Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Sul Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm

Oeste Clara

5cm 8cm

Escura 5cm 8cm


60

4.3. OBJECTO DE ESTUDO

O desenvolvimento de microrganismos das fachadas está fortemente relacionado com teor de humidade à superfície, que resulta de três parâmetros fundamentais: a humidificação pela chuva incidente na fachada (acção conjunta do vento e da chuva), a humidificação por condensação superficial, que ocorre sempre que a temperatura da superfície exterior é inferior à temperatura de ponto de orvalho do ar próximo dessa superfície, e o processo de secagem. [1].

Na tentativa de estudar o comportamento das fachadas, no que se refere à ocorrência de condensações superficiais e ao teor de humidade à superfície, realizaram-se 96 simulações, 64 das quais relativas a uma parede revestida com ETICS e as restantes 32 correspondentes a uma parede dupla. Para tal fez-se variar o clima, a orientação, a cor da parede e, no caso da parede ETICS, variou-se também a espessura do isolamento térmico, conforme o esquematizado no subcapítulo anterior.

Partiu-se de uma situação definida como base, fachada ETICS ou parede dupla, conforme o caso, virada a sul, com revestimento de cor clara e isolamento térmico de 5cm (apenas na parede ETICS), e fez-se variar cada um destes parâmetros, de forma alternada, conjuntamente com o clima em que as fachadas se inserem.

O objectivo desta análise é perceber como a variação destes parâmetros afecta o número de horas por ano em que ocorrem condensações e a percentagem de tempo em que o teor de humidade de referência, na camada exterior das paredes, é excedido.

Tendo por base a bibliografia considerada admitiu-se que o valor crítico da humidade relativa para o forte desenvolvimento de algas corresponde a 80% desde que as temperaturas sejam favoráveis e existam nutrientes disponíveis. Definiu-se este valor no presente estudo como sendo o teor de humidade de referência.

No quadro seguinte apresentam-se os valores do teor de humidade de referência, bem como do teor de humidade máximo correspondente a 100% de humidade relativa, para as camadas exteriores de ambas as paredes.

Quadro 4.6 – Teor de humidade de referência e teor de humidade máximo [19]

Camada exterior Teor de humidade de

referência (kg/m3) Teor de humidade

máximo (kg/m3)

Parede ETICS 10 100

Parede Dupla 35 280

4.4. RESULTADOS - PAREDE ETICS

4.4.1. INFLUÊNCIA DO CLIMA

Com o intuito de avaliar a influência do clima nas condensações superficiais exteriores e no teor de humidade da camada exterior foram realizadas várias simulações variando o clima exterior. Para tal utilizaram-se os dados climáticos obtidos através do programa “METEONORM”, referentes a quatro cidades portuguesas, são elas, Braga, Bragança, Lisboa e Porto.

Para o efeito, partiu-se da situação base, fachada ETICS orientada a sul com revestimento de cor clara e isolamento térmico de 5cm, fazendo-se variar a sua localização.

Avaliação do Desempenho Higrotérmico de Paredes em Regime Dinâmico em Função

4.4.1.1. Influência do clima nas condensações superficiais exteriores

A figura 4.2 mostra a influência que o clima exterior tem no número de horas em que ocorrem condensações superficiais na parede ETICS num ano.

Fig. 4.2 – Influência do clima

O gráfico anterior representa otemperaturas abaixo da temperatura do ar exterior

Verifica-se que o clima de Braga, de entre os analisados, é aquele que apresenta maior horas em que ocorrem condensações na superfície exterior para tipo ETICS. O contrário acontececondensações é menor. Entre Bragança e o Porto a diferença é ligeiramente superior para o clima do Porto.

4.4.1.2. Influência do clima no teor de humidade

Com o objectivo de perceber-parede ETICS, construiu-se a curva de frequências acumula

370

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Braga

Te

mp

o (

ho

ras)


as condensações superficiais exteriores

influência que o clima exterior tem no número de horas em que ocorrem condensações superficiais na parede ETICS num ano.

Influência do clima nas condensações superficiais exteriores na parede ETICS

representa o número de horas em que a superfície exterior da fachada atinge temperaturas abaixo da temperatura do ar exterior, dando, assim, origem a condensações superficiais.

o clima de Braga, de entre os analisados, é aquele que apresenta maior condensações na superfície exterior para a parede com isolamento térmico do

acontece com o clima de Lisboa, onde o período de tempo em queEntre Bragança e o Porto a diferença é pequena, no entanto, este número é

para o clima do Porto.

o teor de humidade da camada exterior da parede ETICS

-se a influência do clima no teor de humidade, w,se a curva de frequências acumuladas referente a este

310

221

Bragança Lisboa


61

influência que o clima exterior tem no número de horas em que ocorrem

na parede ETICS

oras em que a superfície exterior da fachada atinge , dando, assim, origem a condensações superficiais.

o clima de Braga, de entre os analisados, é aquele que apresenta maior número de com isolamento térmico do

período de tempo em que ocorrerem , no entanto, este número é

da parede ETICS

w, da camada exterior da referente a este parâmetro, figura 4.3.

332

Porto


62

Fig. 4.3 – Influência do clima no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS

Do gráfico retira-se que o teor de humidade de 10 kg/m3, correspondente a uma humidade relativa de 80%, é ultrapassado em 33.3%, 35.4%, 50.0% e 56.4% do tempo, respectivamente para os climas de Bragança, Lisboa, Braga e Porto.

4.4.1.3. Análise crítica dos resultados

Embora Braga seja a cidade com maior risco de ocorrência de condensações, não é aquela que apresenta teores de humidade mais elevados ao longo do ano. Isto implica que a humidificação pela chuva incidente seja menos importante neste clima e/ou o processo de secagem mais intenso, quando comparada com o clima do Porto.

Tendo por base o teor de humidade na camada exterior da parede, e sabendo que o desenvolvimento de algas e fungos ocorre sobretudo em edifícios localizados no litoral Português, devido às temperaturas amenas e humidades relativas muito elevadas específicas destes climas, pode concluir-se que o clima do Porto será o mais propício ao aparecimento de microrganismos. Por outro lado, Bragança será o local onde este problema menos se fará sentir, pois, para além dos resultados destas simulações que atribuem a Bragança o menor período de tempo em que o teor de humidade de referência é superado, é sabido que este clima apresenta invernos frios e relativamente secos, condições não adequadas ao crescimento de microrganismos.

4.4.2. INFLUÊNCIA DA ORIENTAÇÃO

Neste subcapítulo tem-se por objectivo compreender como a orientação das fachadas influencia as condensações superficiais e o teor de humidade na camada exterior da parede em cada um dos climas.

Assim sendo, a partir da situação base fez-se a variar a orientação da fachada, bem como a sua localização.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 10 20 30 40 50

Fre

qu

ên

cia

Acu

mu

lad

a

W (kg/m3)

Braga

Bragança

Lisboa

Porto


4.4.2.1. Influência da orientação n

Com o intuito de clarificar a diferença exteriores nos elementos construtivosanalisados, construiu-se o grá

Fig. 4.4 – Influência da orientação nas condensações superficiais exteriores

Analisando a imagem anterior (figura 4.condensações das fachadas voltadas a Norte elevado para as fachadas voltadas a Norte em todos os climas Oeste apresentam resultados compreendidos entre os resultados das orientações Norte e Sul, sendo a predominância de condensações a fachada a Este apresenta um maior número de horas em que ocorrem condensaçõesfachada a virada a Oeste para os cidades de Braga e Porto, o contrário sucede para os climas de Bragança e Lisboa.

4.4.2.2. Influência da orientação n

Com o intuito de perceber como a orparede com isolamento pelo exterior, frequências acumuladas do teor de humidade (figuras 4.

417

365

239

360

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Norte

Te

mp

o (

h)


Influência da orientação nas condensações superficiais exteriores

a diferença do número de horas em que ocorrem condensações superficiais exteriores nos elementos construtivos, para as diferentes orientações, em cada um dos climas

o gráfico apresentado na figura 4.4.

Influência da orientação nas condensações superficiais exteriores na parede ETICS

Analisando a imagem anterior (figura 4.4) nota-se uma grande diferença entre o potencial de fachadas voltadas a Norte e o das fachadas orientadas a Sul

para as fachadas voltadas a Norte em todos os climas estudados. As paredes voltadas a Este e Oeste apresentam resultados compreendidos entre os resultados das orientações Norte e Sul, sendo

dominância de condensações numa destas orientações depende do clima onde se inserema fachada a Este apresenta um maior número de horas em que ocorrem condensaçõesfachada a virada a Oeste para os cidades de Braga e Porto, o contrário sucede para os climas de

Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS

Com o intuito de perceber como a orientação influência o teor de humidadecom isolamento pelo exterior, elaborou-se, para cada um dos climas

frequências acumuladas do teor de humidade (figuras 4.5 a 4.8).

390370

328310

227 221

360343 336

Este Sul

Braga Bragança Lisboa Porto


63

de horas em que ocorrem condensações superficiais em cada um dos climas

na parede ETICS

se uma grande diferença entre o potencial de fachadas orientadas a Sul, que é claramente mais

estudados. As paredes voltadas a Este e Oeste apresentam resultados compreendidos entre os resultados das orientações Norte e Sul, sendo que

orientações depende do clima onde se inserem. Assim a fachada a Este apresenta um maior número de horas em que ocorrem condensações do que a mesma fachada a virada a Oeste para os cidades de Braga e Porto, o contrário sucede para os climas de

da parede ETICS

ientação influência o teor de humidade, da camada exterior da para cada um dos climas, um gráfico com as

380

343

230

342

Oeste


64

Fig. 4.5 – Influência da orientação no teor de humidade

Através do gráfico, correspondente ao clima de Braga,referência é ultrapassado em 79.5%fachadas voltadas a Norte, Oeste, Este e Sul

Fig. 4.6 – Influência da orientação no teor de humidade da camada

Para o clima de Bragança, o teor de humidade de 33,3% do tempo, respectivamente, para

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)



, correspondente ao clima de Braga, observa-se que o teor de humidade de 79.5%, 60.8%, 56.0% e 50.0% do tempo, respectivamente

Norte, Oeste, Este e Sul.


o teor de humidade de referência é ultrapassado em 52,0%para as fachadas voltadas a Norte, Oeste, Este e Sul

20 25 30 35 40 45 50 55

W (kg/m3)

20 25 30 35 40 45 50 55

W (kg/m3)

arede ETICS (Braga)

se que o teor de humidade de respectivamente, para as

arede ETICS (Bragança)

52,0%, 42,9%, 42,0% e Norte, Oeste, Este e Sul.

55

Norte

Este

Sul

Oeste

55

Norte

Este

Sul

Oeste



Em Lisboa, o teor de humidade de tempo, respectivamente, para


No Porto, o teor de humidade de tempo, respectivamente, para

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)



o teor de humidade de referência é ultrapassado em 53,8%, 43,1%para as fachadas voltadas a Norte, Oeste, Este e Sul.

Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da p

ade de referência é ultrapassado em 82,7%, 60,7para as fachadas voltadas a Norte, Oeste, Este e Sul.

10 15 20 25 30 35 40 45 50

W (kg/m3)

10 15 20 25 30 35 40 45 50

W (kg/m3)


65

arede ETICS (Lisboa)

43,1%, 39,4% e 35,4% do

parede ETICS (Porto)

7%, 56,4% e 65,1% do

50 55

Norte

Este

Sul

Oeste

50 55

Norte

Este

Sul

Oeste


66


Em Portugal, de acordo com a sua situação geográfica, o quadrante Sul é aquele que recebe maior radiação solar ao longo do dia. Por oposição, o quadrante Norte será aquele que menor quantidade de radiação solar directa recebe, chegando mesmo a não receber radiação. Nos meses de inverno, a Nascente verifica-se a radiação solar directa ao longo do período da manhã, contrariamente a Poente que só receberá radiação solar directa no período da tarde. Deste modo, e como se concluiu no ponto 4.4.2.1, as fachadas voltadas a Norte apresentam maior risco de ocorrência de condensações superficiais, enquanto as paredes voltadas a Sul apresentam menor risco de condensações. Pois a radiação solar ao incidir nas superfícies faz aumentar a temperatura a que estas se encontram, diminuindo o risco de condensação.

Observou-se ainda que as paredes voltadas a Este e Oeste apresentam resultados compreendidos entre os resultados das orientações Norte e Sul, sendo que a predominância de condensações numa destas orientações depende da sua localização.

De modo a acrescentar informação à análise anterior, elaboram-se os gráficos apresentados de seguida, que ilustram como a incidência da radiação solar faz variar a temperatura das superfícies exteriores, Tse, das paredes ao longo de um dia, e consequentemente o processo de secagem. E por outro lado, como a humidificação pela chuva incidente varia segundo os quatro pontos cardeais.

Importa salientar que estes gráficos referem-se a um dia médio do mês de Fevereiro. As simulações realizadas correspondem à situação base localizada no Porto, com chuva e sem chuva. Com este fim, retirou-se do ficheiro climático os dados relativos a precipitação com o intuito de compreender qual a sua influência no teor de humidade presente na camada exterior da parede.

Fig. 4.9 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede ETICS - Norte)

0

5

10

15

20

25

30

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

W (

kg

/m3)

/ T

se (

˚C)

Tempo (h)

W - COM CHUVA

W - SEM CHUVA

Tse


67

Fig. 4.10 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede ETICS - Este)

Fig. 4.11 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede ETICS - Sul)

Fig. 4.12 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede ETICS - Oeste)

0

5

10

15

20

25

30

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

W (

kg

/m3)

/ T

se (

˚C)

Tempo (h)

W - COM CHUVA

W - SEM CHUVA

Tse

0

5

10

15

20

25

30

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

W (

kg

/m3)

/ T

se (

˚C)

Tempo (h)

W - COM CHUVA

W - SEM CHUVA

Tse

0

5

10

15

20

25

30

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

W (

kg

/m3)

/ T

se (

˚C)

Tempo (h)

W - COM CHUVA

W - SEM CHUVA

Tse


68

Analisando as figuras anteriores e tendo em mente as conclusões retiradas no que, nas fachadas Norte e Este, o parâmetro que mais influeexterior é a condensação, enquanto na fachada Sul e Oeste a maior relevância.

Nas fachadas Sul e Este o efeito da secagem é mais intenso, atenuando o teor de humidade à superfície resultante da condensação e da chuva incidente. nestas fachadas se inicia no período da manhãaumenta progressivamente durante a noite, devido às condensações e à ausência de radiação solar, não atinja valores tão elevados como para as out

A degradação do aspecto exterior das fachadas, devido ao crescimento de microrganismosfungos), é fortemente influenciada pela sua orientação. Sendo principal causa para o aparecimento de microrganismos, concluias paredes voltadas a Norte e a Oeste apresentam

4.4.3. INFLUÊNCIA DA COR DA PAREDE

Com o objectivo de perceber a influência da cor superfície estudaram-se duas cores paraabsorção de 0.4 e 0.8, respectivamente.

Com este fim, realizaram-se as simulações numérifachada, bem como a sua localização.

4.4.3.1. Influência da cor nas condensações superficiais exteriores

De modo a tornar mais perceptível superficiais exteriores nas fachadas para as cores do revestimento estudadasconstruiu-se o gráfico apresentado na figura 4.3

Fig. 4.13 – Influência da cor nas condensações superficiais exteriores

370

310

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Cor Clara

Te

mp

o (

h)

Braga


Analisando as figuras anteriores e tendo em mente as conclusões retiradas no ponto 4.2.2.2, o parâmetro que mais influencia o teor de humidade

é a condensação, enquanto na fachada Sul e Oeste a humidificação pela chuva incidente

Sul e Este o efeito da secagem é mais intenso, atenuando o teor de humidade à superfície ndensação e da chuva incidente. Tal deve-se à incidência da radiação solarse inicia no período da manhã. Fazendo com que o teor de humidade superficial

aumenta progressivamente durante a noite, devido às condensações e à ausência de radiação solar, não atinja valores tão elevados como para as outras orientações e decresça mais rapidamente.

A degradação do aspecto exterior das fachadas, devido ao crescimento de microrganismos, é fortemente influenciada pela sua orientação. Sendo a presença de humidade à superfície a

para o aparecimento de microrganismos, conclui-se, tendo em conta a análise feita, que as paredes voltadas a Norte e a Oeste apresentam um maior risco do seu aparecimento

AREDE

a influência da cor da parede nas condensações e no teor de humidade à se duas cores para a parede, uma clara e outra escura, com coeficientes de

absorção de 0.4 e 0.8, respectivamente.

se as simulações numéricas partindo-se da situação base e fachada, bem como a sua localização.


a diferença da quantidade de horas em que ocorrem condensaçsuperficiais exteriores nas fachadas para as cores do revestimento estudadas em cada um dos climas,

ráfico apresentado na figura 4.3.

Influência da cor nas condensações superficiais exteriores na parede ETICS

273249

221192

336

Cor Clara Cor Escura


ponto 4.2.2.2 constata-se ncia o teor de humidade da camada

ão pela chuva incidente tem

Sul e Este o efeito da secagem é mais intenso, atenuando o teor de humidade à superfície radiação solar directa que,

com que o teor de humidade superficial que aumenta progressivamente durante a noite, devido às condensações e à ausência de radiação solar, não

ras orientações e decresça mais rapidamente.

A degradação do aspecto exterior das fachadas, devido ao crescimento de microrganismos (algas e a presença de humidade à superfície a se, tendo em conta a análise feita, que

um maior risco do seu aparecimento.

nas condensações e no teor de humidade à , uma clara e outra escura, com coeficientes de

da situação base e variando a cor da

a diferença da quantidade de horas em que ocorrem condensações em cada um dos climas,

na parede ETICS

265


Da análise do gráfico anterior observamaior risco de ocorrência de condensações.clima não se faz sentir de forma tão notória como nas paredes de cor cl

4.4.3.2. Influência da cor no teor de humidade da camada exterior

Com o objectivo de perceber como a elaboraram-se os gráficos seguintes

Fig. 4.14 – Influência da cor

Fig. 4.15 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Bragança)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)


gráfico anterior observa-se que, em qualquer um dos climas as paredes de cor clara têmaior risco de ocorrência de condensações. De notar que nas paredes de cor escura a influência do clima não se faz sentir de forma tão notória como nas paredes de cor clara.

o teor de humidade da camada exterior

de perceber como a cor da fachada influencia o teor de humidade dse os gráficos seguintes.

Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede

Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Bragança)

15 20 25 30 35 40 45 50

W (kg/m3)

15 20 25 30 35 40 45 50

W (kg/m3)


69

as paredes de cor clara têm De notar que nas paredes de cor escura a influência do


da parede ETICS (Braga)

Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Bragança)

55

Cor Clara

Cor Escura

55

Cor Clara

Cor Escura


70

Fig. 4.16 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Lisboa)

Fig. 4.17 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Porto)

Após o estudo dos gráficos anteriores tornalongo do ano com teores de humidade à superfície escura.


Como se observou no ponto 4.4.3.1condensações superficiais, isto porque fachadas claras têque as fachadas escuras. Ou seja, as fachadas clartemperaturas superficiais serão também mais baixas

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)


Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Lisboa)

Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Porto)

Após o estudo dos gráficos anteriores torna-se evidente que, as fachadas de cor clara permanecem ao longo do ano com teores de humidade à superfície muito mais elevados do que as fachadas

Análise crítica dos resultados

.1 as fachadas de cor clara apresentam maior risco de ocorrência de erficiais, isto porque fachadas claras têm um coeficiente de absorção solar menor

seja, as fachadas claras absorvem menos energia solar, logo as temperaturas superficiais serão também mais baixas, aumentando o risco de condensações.

20 25 30 35 40 45 50 55

W (Kg/m3)

20 25 30 35 40 45 50 55

W(Kg/m3)

Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Lisboa)

Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede ETICS (Porto)

cor clara permanecem ao o que as fachadas de cor

cor clara apresentam maior risco de ocorrência de ciente de absorção solar menor do

as absorvem menos energia solar, logo as o risco de condensações.

Cor Clara

Cor Escura

Cor Clara

Cor Escura


Para além de o risco de condensaçrapidamente pois estão sujeitas a temperaturas mais elevadas. humidade à superfície nas fachadas claras e escuras é tanto maior quanto maior for a incidência de radiação solar directa na fachada

A cor influencia bastante o comportamento higrotérmico de uma fachada, na medida em que, consoante a cor do elemento, análise, e tendo em conta que o apareteor de humidade à superfície, concluiaparecimento de microrganismos.

4.4.4. INFLUÊNCIA DA ESPESSURA DO

Para se perceber a influência da espessura do isolamento térmico nas condensações e no teor de humidade à superfície aumentou

4.4.4.1. Influência da espessura do isolamento térmico n

Para que seja legível a diferença de horas em que ocorrem condensações espessuras de isolamento estudadas, obtiveram

Fig. 4.18 – Influência da espessura de isolamento térmico nas conde

Da visualização dos gráficos anteriores rapidamente se constata quemaiores, maior é o número de

4.4.4.2. Influência da espessura do isolamento

Para o estudo da influência obtiveram-se os gráficos seguintes.

370

458

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Braga

Te

mp

o (

h)


Para além de o risco de condensação ser menor nas fachas escuras, estas também secam mais rapidamente pois estão sujeitas a temperaturas mais elevadas. Assim, a diferença entre o teor de humidade à superfície nas fachadas claras e escuras é tanto maior quanto maior for a incidência de

ção solar directa na fachada.

ncia bastante o comportamento higrotérmico de uma fachada, na medida em que, consoante a cor do elemento, o teor de humidade à superfície sofre alterações significativas. Desta análise, e tendo em conta que o aparecimento de microrganismos está fortemente relacionadoteor de humidade à superfície, conclui-se que as fachadas de cor clara apresentam maior risco de aparecimento de microrganismos.

SPESSURA DO ISOLAMENTO TÉRMICO

Para se perceber a influência da espessura do isolamento térmico nas condensações e no teor de superfície aumentou-se a espessura do isolamento térmico de 5cm para 8cm.

Influência da espessura do isolamento térmico nas condensações superficiais exteriores

seja legível a diferença de horas em que ocorrem condensações de isolamento estudadas, obtiveram-se os seguintes gráficos.

Influência da espessura de isolamento térmico nas condensações superficiais

Da visualização dos gráficos anteriores rapidamente se constata que, para espessuras de isolamento de horas em que ocorrerem condensações.

Influência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior

ncia da espessura do isolamento térmico no teor de humidade à superfície, se os gráficos seguintes.

310

221

458

396

248

Bragança Lisboa

Isolamento de 5cm Isolamento de 8cm


71

ser menor nas fachas escuras, estas também secam mais Assim, a diferença entre o teor de

humidade à superfície nas fachadas claras e escuras é tanto maior quanto maior for a incidência de

ncia bastante o comportamento higrotérmico de uma fachada, na medida em que, o teor de humidade à superfície sofre alterações significativas. Desta

smos está fortemente relacionado com o se que as fachadas de cor clara apresentam maior risco de

Para se perceber a influência da espessura do isolamento térmico nas condensações e no teor de se a espessura do isolamento térmico de 5cm para 8cm.

superficiais exteriores

seja legível a diferença de horas em que ocorrem condensações nas paredes com as

nsações superficiais na parede ETICS

para espessuras de isolamento


o teor de humidade à superfície,

336

404

Porto


72

Fig. 4.19 – Influência da espessura do isolamento

No gráfico anterior, correspondente ao clima de Braga,referência é ultrapassado em 50.0% e 54.1%8cm de isolamento térmico.

Fig. 4.20 – Influência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior

Em Bragança o teor de humidade de respectivamente, para as paredes com 5cm e 8cm de isolamento térmico.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15 20

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lud

a (

%)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15 20

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)


luência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior

ETICS (Braga)

anterior, correspondente ao clima de Braga, observa-se que o teor de humidade de 50.0% e 54.1% do tempo, respectivamente, para as paredes com 5cm e

Influência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior ETICS (Bragança)

o teor de humidade de referência é ultrapassado em 33,3% e 36,0% paredes com 5cm e 8cm de isolamento térmico.

20 25 30 35 40 45 50 55

W (kg/m3)

Islamento de 5cm

Isolamento de 8cm

20 25 30 35 40 45 50 55

W(kg/m3)

Isolamento de 5cm

Isolamento de 8cm

humidade da camada exterior da parede

se que o teor de humidade de paredes com 5cm e

Influência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior da parede

33,3% e 36,0% do tempo,

Islamento de 5cm

Isolamento de 8cm

Isolamento de 5cm

Isolamento de 8cm


Fig. 4.21 – Influência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior da parede

Em Lisboa o teor de humidade de de isolamento térmico e em 37,4% na parede com 8cm de isolamento térmico.

Fig. 4.22 – Influência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior

No Porto o teor de humidade de respectivamente, para as paredes com 5cm e 8cm de isolamento térmico.

Deste estudo, constata-se as paredes com isolamento térmico com teores de humidade à superfície isolamento era apenas de 5cm.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)



ETICS (Lisboa)

o teor de humidade de referência é ultrapassado em 35,4% do tempo

de isolamento térmico e em 37,4% na parede com 8cm de isolamento térmico.

Influência da espessura do isolamento térmico no teor de humidade da camada exterior

ETICS (Porto)

o teor de humidade de referência é ultrapassado em 56,4% e 60,8%

paredes com 5cm e 8cm de isolamento térmico.

se as paredes com isolamento térmico de 8cm permanecem ao longo do ano superfície ligeiramente mais elevados que as paredes em que a espessura do

isolamento era apenas de 5cm.

15 20 25 30 35 40 45 50 55

W (kg/m3)

15 20 25 30 35 40 45 50 55

W (kg/m3)


73


do tempo na parede com 5 cm


56,4% e 60,8% do tempo,

permanecem ao longo do ano mais elevados que as paredes em que a espessura do

Isolamento de 5cm

Isolamento de 8cm

Isolamento de 5cm

Isolamento de 8cm


74


A ocorrência de condensações superficiais em maior escala na parede com espessura de isolamento térmico de 8cm justifica-se com a diminuição da temperatura à superfície. Uma vez que, aumentado a espessura do isolamento térmico se a quantidade de calor transferida do interior para o exterior, assimpermanece mais baixa.

Este aumento das condensações superficiais provoca um acréscimo no teor de humidade à superfície, que é, ainda, agravado pelo processo de secagem, que se torna mais lento devido a diminuição da temperatura superficial.

Compreende-se assim, que a utilização de espessuras de isolamento maiores no sistema ETICS aumenta o risco de aparecimento de microrganismos.

4.5. RESULTADOS - PAREDE DUPLA

O estudo para a parede dupla foi efectuado

4.5.1. INFLUÊNCIA DO CLIMA

De forma a avaliar a influência do clima nas condensações superficiais exteriores e no teor de humidade da camada superficial exterior exterior.

Definiu-se para o efeito a situação base, fez-se variar a sua localização.

4.5.1.1. Influência do clima nas condensações superficiais exteriores

Com o intuito de tornar mais perceptível a diferença da quantidade de horas em que ocorrem condensações superficiais exterioresapresentado na figura 4.23.

Fig. 4.23 – Influência do clima nas condensações superficiais exteriores

16

0

10

20

30

40

50

60

70

Braga

Te

mp

o (

h)



A ocorrência de condensações superficiais em maior escala na parede com espessura de isolamento com a diminuição da temperatura à superfície. Uma vez que, aumentado a

diminui o coeficiente de transmissão térmica e consequentemente a quantidade de calor transferida do interior para o exterior, assim, a temperatura superficial exterior

Este aumento das condensações superficiais provoca um acréscimo no teor de humidade à superfície, que é, ainda, agravado pelo processo de secagem, que se torna mais lento devido a diminuição da

se assim, que a utilização de espessuras de isolamento maiores no sistema ETICS aumenta o risco de aparecimento de microrganismos.

UPLA

fectuado forma análoga ao que foi feito para a parede ETICS

avaliar a influência do clima nas condensações superficiais exteriores e no teor de humidade da camada superficial exterior realizaram-se várias simulações, variando

situação base, parede dupla orientada a sul com revestimento de cor clara, e


tornar mais perceptível a diferença da quantidade de horas em que ocorrem condensações superficiais exteriores na parede dupla nos diferentes climas, elaborou

Influência do clima nas condensações superficiais exteriores na parede

5762

33

Bragança Lisboa Porto

A ocorrência de condensações superficiais em maior escala na parede com espessura de isolamento com a diminuição da temperatura à superfície. Uma vez que, aumentado a

e consequentemente superficial exterior

Este aumento das condensações superficiais provoca um acréscimo no teor de humidade à superfície, que é, ainda, agravado pelo processo de secagem, que se torna mais lento devido a diminuição da

se assim, que a utilização de espessuras de isolamento maiores no sistema ETICS

para a parede ETICS.

avaliar a influência do clima nas condensações superficiais exteriores e no teor de entre elas o clima

orientada a sul com revestimento de cor clara, e

tornar mais perceptível a diferença da quantidade de horas em que ocorrem os diferentes climas, elaborou-se o gráfico

arede dupla

Porto


Observando a figura 4.23 verificaapresenta maior número de horas em que ocorrem condensações na superfície exterdupla, o contrário acontece com o clima de condensações é menor.

4.5.1.2. Influência do clima no teor de humidade da camada exterior

Para se perceber a influência do clima no teor de humidade da camada exterior construiu-se a curva de frequências acumuladas

Fig. 4.24 – Influência do clima no teor de humidade da camada exterior

Tendo em conta que o teor de humidade de referência, correspondente a uma humidade relativa de 80%, é 35 kg/m3, observa-se respectivamente para os climas de


Dos resultados obtidos nos pontos anteriores,a cidade que apresenta maior númeroque o teor de humidade se apresenta mais baixo ao longo do tempo. pela chuva incidente seja menos importante neste clima e/ou o processo de secagem mais intenso.

Desta análise, e de forma análoga ao discutido para a parede ETICSLisboa e Porto, devido às temperaturas amenas e humidades relativas muito elevadas específicas destes climas, serão os mais propícioserá o local onde este problema menos se fará sentir

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a


verifica-se que o clima de Lisboa, de entre os analisados, é aquele que apresenta maior número de horas em que ocorrem condensações na superfície exter

, o contrário acontece com o clima de Braga, em que o período de tempo em que ocor

o teor de humidade da camada exterior da parede dupla

Para se perceber a influência do clima no teor de humidade da camada exterior a curva de frequências acumuladas referente a este parâmetro, figura 4.2

Influência do clima no teor de humidade da camada exterior da p

Tendo em conta que o teor de humidade de referência, correspondente a uma humidade relativa de no gráfico que é ultrapassado em 5.2%, 3.4%,

respectivamente para os climas de Porto, Lisboa, Braga e Bragança.


Dos resultados obtidos nos pontos anteriores, verifica-se que Bragança apesar de ser, a par de Lisboa, a cidade que apresenta maior número de horas em que ocorrem condensações superficiais é aquela que o teor de humidade se apresenta mais baixo ao longo do tempo. Isto implica que a humidificação pela chuva incidente seja menos importante neste clima e/ou o processo de secagem mais intenso.

e de forma análoga ao discutido para a parede ETICS, concluidevido às temperaturas amenas e humidades relativas muito elevadas específicas

mais propícios ao aparecimento de microrganismos. Pserá o local onde este problema menos se fará sentir.

15 20 25 30 35 40 45 50

W (kg/m3)


75

, de entre os analisados, é aquele que apresenta maior número de horas em que ocorrem condensações na superfície exterior da parede

, em que o período de tempo em que ocorrerem

da parede dupla

Para se perceber a influência do clima no teor de humidade da camada exterior da parede dupla referente a este parâmetro, figura 4.24.

da parede dupla

Tendo em conta que o teor de humidade de referência, correspondente a uma humidade relativa de , 0.7% e 0.6% do tempo,

se que Bragança apesar de ser, a par de Lisboa, em que ocorrem condensações superficiais é aquela em

Isto implica que a humidificação pela chuva incidente seja menos importante neste clima e/ou o processo de secagem mais intenso.

conclui-se que os climas de devido às temperaturas amenas e humidades relativas muito elevadas específicas

. Por outro lado, Bragança

55

Braga

Bragança

Lisboa

Porto


76

4.5.2. INFLUÊNCIA DA ORIENTAÇÃO

Neste ponto as simulações numéricas realizadas têm por objectivo compreender como a orientação das fachadas influência as condensações e o teodos climas.

4.5.2.1. Influência da orientação nas

Com o intuito de clarificar a diferença da quantidade de horas em que ocorrem condensações superficiais exteriores nos elementos construtivos para as diferentes orientações em cada um dos climas, construiu-se o gráfico apresentado na figura 4.

Fig. 4.25 – Influência da orientação nas condensações superficiais exteriores

Analisando a imagem anterior notafachadas voltadas a Norte e o das fachadas orientadas a Sul,voltadas a Norte em todos os climas estudadosresultados compreendidos entre os resultados das orientações Norte e Sul, sendo que a predominância de condensações numa destas orientações depende do clima onde se inserem

4.5.2.2. Influência da orientação no

Com o intuito de perceber como a orientação influeparede dupla elaborou-se, para cada um dos climasde humidade.

56

134

112

57

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Norte

Te

mp

o (

h)

Braga


s simulações numéricas realizadas têm por objectivo compreender como a orientação das fachadas influência as condensações e o teor de humidade na superfície exterior destas

Influência da orientação nas condensações superficiais exteriores

Com o intuito de clarificar a diferença da quantidade de horas em que ocorrem condensações exteriores nos elementos construtivos para as diferentes orientações em cada um dos

se o gráfico apresentado na figura 4.25.

Influência da orientação nas condensações superficiais exteriores na parede

imagem anterior nota-se uma grande diferença entre o potencial de condensações das das fachadas orientadas a Sul, claramente mais elevado para as fachadas

voltadas a Norte em todos os climas estudados. As paredes voltadas a Este e Oeste apresentam resultados compreendidos entre os resultados das orientações Norte e Sul, sendo que a predominância de condensações numa destas orientações depende do clima onde se inserem.

teor de humidade da camada exterior da parede dupla

erceber como a orientação influencia o teor de humidade da camada para cada um dos climas, um gráfico com as frequências acumuladas do teor

39

1625

92

57

74

62

4133

Este Sul


s simulações numéricas realizadas têm por objectivo compreender como a orientação das r de humidade na superfície exterior destas, em cada um

Com o intuito de clarificar a diferença da quantidade de horas em que ocorrem condensações exteriores nos elementos construtivos para as diferentes orientações em cada um dos

arede dupla

se uma grande diferença entre o potencial de condensações das claramente mais elevado para as fachadas

te e Oeste apresentam resultados compreendidos entre os resultados das orientações Norte e Sul, sendo que a predominância

da parede dupla

ncia o teor de humidade da camada exterior da um gráfico com as frequências acumuladas do teor

96

84

40

Oeste


Fig. 4.26 – Influência da orientação no teor de humidade

No gráfico anterior, observa-18.8%, 5.1%, 1.6% e 1.4% do tempoe Sul.

Fig. 4.27 – Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Bragança)

Para o clima de Bragança, o teor de humidade de 0.5% do tempo, respectivamente

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)


Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (

-se que em Braga o teor de humidade de referênciado tempo, respectivamente, para as fachadas voltadas a

Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Bragança)

o teor de humidade de referência é ultrapassado em respectivamente, para as fachadas voltadas a Norte, Oeste, Sul

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

W (kg/m3)

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

W (kg/m3)


77

da camada exterior da parede dupla (Braga)

referência é ultrapassado em ltadas a Norte, Este, Oeste

Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Bragança)

é ultrapassado em 15.9%, 3.9%, 0.7% e Sul e Este.

75 80

Norte

Este

Sul

Oeste

75 80

Norte

Este

Sul

Oeste


78

Fig. 4.28 – Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Lisboa)

Em Lisboa, o teor de humidade de respectivamente, para as fachadas voltadas a

Fig. 4.29 – Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Porto)

No Porto, o teor de humidade de referênciarespectivamente, para as fachadas voltadas a

Da análise dos gráficos anteriores concluique apresentam períodos de tempo maiores em que o de referência. Com a excepção do clima de Braga em que as fachadas voltadas a Nascente apresentam teores de humidade elevados durante mais tempo do que as paredes orientadas a

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15 20

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15 20

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)


Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Lisboa)

o teor de humidade de referência é excedido em 33.2%, 14.8%, 3.4% efachadas voltadas a Norte, Oeste, Sul e Este.

Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Porto)

referência é ultrapassado em 24.3%, 13.4%, 6.8% fachadas voltadas a Norte, Oeste, Este e Sul.

Da análise dos gráficos anteriores conclui-se que as fachadas voltadas a Norte e a Oeste são aquelas que apresentam períodos de tempo maiores em que o teor de humidade é superior ao teor de humidade

Com a excepção do clima de Braga em que as fachadas voltadas a Nascente apresentam teores de humidade elevados durante mais tempo do que as paredes orientadas a Poente

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

W (kg/m3)

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

W (kg/m3)

Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Lisboa)

e 2.3% do tempo,

Influência da orientação no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Porto)

e 5.2% do tempo,

se que as fachadas voltadas a Norte e a Oeste são aquelas teor de humidade é superior ao teor de humidade

Com a excepção do clima de Braga em que as fachadas voltadas a Nascente apresentam Poente.

80

Norte

Este

Sul

Oeste

80

Norte

Este

Sul

Oeste


79


Como se conclui no ponto 4.3.2.1 as fachadas voltadas a Norte apresentam maior risco de ocorrência de condensações superficiais, enquanto as paredes voltadas a Sul apresentam o menor risco de condensações. Tal facto deve-se à posição do sol que, em determinadas horas do dia, potencia uma maior incidência de radiação solar directa nas fachadas, verificando-se assim uma maior incidência de radiação na fachada voltada a Sul e o oposto na fachada orientada a Norte.

De modo idêntico ao realizado na parede ETICS, construíram-se os gráficos abaixo para se ter uma percepção de como as condensações superficiais, a chuva incidente e o processo de secagem influenciam o teor de humidade da camada superficial da parede dupla segundo as quatro orientações estudadas.

Estes gráficos referem-se a um dia médio do mês de Fevereiro. As simulações realizadas correspondem à parede dupla de cor clara localizada no Porto.

Fig. 4.30 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede Dupla – Norte)

Fig. 4.31 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede Dupla – Este)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

W (

kg

/m3)

/ T

se (

˚C)

Tempo (h)

W - COM CHUVA

W - SEM CHUVA

Tse

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

W (

kg

/m3)

/ T

se (

˚C)

Tempo (h)

W - COM CHUVA

W - SEM CHUVA

Tse


80

Fig. 4.32 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede Dupla – Sul)

Fig. 4.33 – Variação do teor de humidade e da temperatura à superfície ao longo do dia (Parede Dupla – Oeste)

Do estudo anterior constata-se que a humidificação pela chuva incidente na fachada Este tem pouco significado, por outro lado, nas fachadas Sul e Oeste, esta faz-se notar de forma mais acentuada.

Nas fachadas Sul e Este o processo de secagem inicia-se mais cedo do que nas fachadas voltadas a Oeste e Norte, fazendo com que o teor de humidade superficial, nestas ultimas, se mantenha elevado por períodos de tempo mais prolongados.

Deste modo, conclui-se, tendo em conta a análise feita, que as paredes voltadas a Norte e a Oeste apresentam um maior risco de aparecimento de microrganismos.

Salienta-se o facto de esta conclusão não ser válida para o clima de Braga, uma vez que, e segundo os dados climáticos de que dispomos, a chuva, neste clima, incide sobretudo na fachada voltada a Este, daí esta apresentar teores de humidade superiores ao teor de humidade de referência durante períodos mais longos do que a fachada Oeste.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

W (

kg

/m3)

/ T

se (

˚C)

Tempo (h)

W - COM CHUVA

W - SEM CHUVA

Tse

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

W (

kg

/m3)

Tempo (h)

W - COM CHUVA

W - SEM CHUVA

Tse


4.5.3. INFLUÊNCIA DA COR DA P

Do mesmo modo ao que foi feito para a parede ETICS, estudaramo objectivo de perceber a influência da cor do revestimento nas condensações esuperfície

Com este propósito, realizaramcor da fachada, bem como a sua localização.

4.5.3.1. Influência da cor nas condensações superficiais exteriores

De modo a tornar mais perceptível a diferença da quantidade de horas em que ocorrem condensações superficiais exteriores nas fachadas para as cores estudadas em cada um dos climas, construiugráfico apresentado na figura 4.3

Fig. 4.34 – Influência da

Da análise do gráfico anterior observamaior risco de ocorrência de condensações.

4.5.3.2. Influência da cor no teor de humidade d

Com o objectivo de perceber como a superficial elaboraram-se os gráficos seguintes.

16

57

0

10

20

30

40

50

60

70

Cor Clara

Te

mp

o (

h)


PAREDE

Do mesmo modo ao que foi feito para a parede ETICS, estudaram-se duas cores para a fachada. o objectivo de perceber a influência da cor do revestimento nas condensações e

, realizaram-se as simulações numéricas partindo-se da situação base e cor da fachada, bem como a sua localização.


a tornar mais perceptível a diferença da quantidade de horas em que ocorrem condensações superficiais exteriores nas fachadas para as cores estudadas em cada um dos climas, construiugráfico apresentado na figura 4.34.

Influência da cor nas condensações superficiais exteriores na parede dupla

Da análise do gráfico anterior observa-se que, em qualquer um dos climas as paredes de cor clara têm maior risco de ocorrência de condensações.

o teor de humidade da camada exterior da parede dupla

de perceber como a cor da fachada influencia o teor de humidade dse os gráficos seguintes.

4

57

28

62

33

Cor Clara Cor Escura



81

se duas cores para a fachada. Com o objectivo de perceber a influência da cor do revestimento nas condensações e no teor de humidade à

da situação base e variando a

a tornar mais perceptível a diferença da quantidade de horas em que ocorrem condensações superficiais exteriores nas fachadas para as cores estudadas em cada um dos climas, construiu-se o

na parede dupla

se que, em qualquer um dos climas as paredes de cor clara têm

da parede dupla

o teor de humidade da camada

26

11

Cor Escura


82

Fig. 4.35 – Influência da cor no teor de humidade

Fig. 4.36 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Bragança)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10 15

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)


no teor de humidade da camada exterior da parede dupla

Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Bragança)

20 25 30 35 40 45 50 55

W (kg/m3)

20 25 30 35 40 45 50 55

W (kg/m3)

upla (Braga)

Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Bragança)

Cor Clara

Cor Escura

Cor Clara

Cor Escura


Fig. 4.37 – Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Lisboa)

Fig. 4.38 – Influência da cor no teor de hum

Após o estudo dos gráficos anteriores tornalongo do ano com teores de humidade à superfície mais elevados do que as fachadas em cor escura.


Como se pode observar nesta análisecondensações superficiais, bem como teores de humidade superiores às fachadas de cor escura.deve-se à da radiação solar, as fachadas claras absorvem menos energia solar, logo as temperaturas superficiais serão também mais baixas

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 5 10

Fre

qu

ên

cia

acu

mu

lad

a (

%)


Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Lisboa)

Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Porto)

Após o estudo dos gráficos anteriores torna-se evidente que, as fachadas em cor clara permanecem ao longo do ano com teores de humidade à superfície mais elevados do que as fachadas em cor escura.


pode observar nesta análise as fachadas de cor clara apresentam maior risco de ocorrência de bem como teores de humidade superiores às fachadas de cor escura., as fachadas claras absorvem menos energia solar, logo as temperaturas

superficiais serão também mais baixas, aumentando o risco de condensações.

15 20 25 30 35 40 45 50

W (kg/m3)

15 20 25 30 35 40 45 50

W (kg/m3)


83

Influência da cor no teor de humidade da camada exterior da parede dupla (Lisboa)

idade da camada exterior da parede dupla (Porto)

se evidente que, as fachadas em cor clara permanecem ao longo do ano com teores de humidade à superfície mais elevados do que as fachadas em cor escura.

as fachadas de cor clara apresentam maior risco de ocorrência de bem como teores de humidade superiores às fachadas de cor escura. Isto , as fachadas claras absorvem menos energia solar, logo as temperaturas

55

Cor Clara

Cor Escura

55

Cor Clara

Cor Escura


84

A diferença entre os teores de humidade entre as fachadas de diferentes cores é, ainda, agravada pelo processo de secagem do elemento. Uma vez que as superiores secam mais rapidamente.

Depreende-se, deste estudo, que fachadas de cor clara aumentam o risco do crescimento de microrganismos e consequente degradação

4.6. COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS NOS

4.6.1. CONDENSAÇÕES SUPERFICIAIS EXTERIORES

Para tornar clara a diferença entre o e na parede dupla elaborou-se o gráfico que se segue (figura 38)

Fig. 4.39 – Influência da constituição da

Na figura anterior é notória a diferença entre o número de horas em que ocorrem condensações superficiais nos dois tipos de parede, tendo a parede ETICS clara entanto, esta diferença não se faz sentir de igual forma nos diferentes climas

4.6.2. TEOR DE HUMIDADE NA CAMADA

De modo a perceber como a constituição das paredes influelaboram-se os gráficos representados. Visto queparedes são distintos, e de forma a tornar os resultados comparáveispelo teor de humidade máximo, wmáx

dos materiais que constituem a camada superficial exterior das paredes.

16

370

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Braga

Te

mp

o (

h)


A diferença entre os teores de humidade entre as fachadas de diferentes cores é, ainda, agravada pelo ocesso de secagem do elemento. Uma vez que as fachas escuras, estão sujeitas a temperaturas

.

se, deste estudo, que fachadas de cor clara aumentam o risco do crescimento de microrganismos e consequente degradação do aspecto exterior destas.

ESULTADOS NOS DIFERENTES TIPOS DE PAREDES

IAIS EXTERIORES

Para tornar clara a diferença entre o número de horas em que ocorrem condensações na parede ETICS se o gráfico que se segue (figura 38).

Influência da constituição da parede nas condensações superficiais exteriores

Na figura anterior é notória a diferença entre o número de horas em que ocorrem condensações parede, tendo a parede ETICS clara “vantagem” neste número.

entanto, esta diferença não se faz sentir de igual forma nos diferentes climas.

AMADA EXTERIOR

De modo a perceber como a constituição das paredes influencia o teor de humidade à superfícierepresentados. Visto que os materiais da camada superficial de cada uma das

tornar os resultados comparáveis, dividiu-se o teor de humidade

máx, correspondente a uma humidade relativa de 100%, dos materiais que constituem a camada superficial exterior das paredes.

57 6233

310

221

Bragança Lisboa Porto

Parede Dupla Parede ETICS

A diferença entre os teores de humidade entre as fachadas de diferentes cores é, ainda, agravada pelo estão sujeitas a temperaturas

se, deste estudo, que fachadas de cor clara aumentam o risco do crescimento de

de horas em que ocorrem condensações na parede ETICS

parede nas condensações superficiais exteriores

Na figura anterior é notória a diferença entre o número de horas em que ocorrem condensações neste número. No

ncia o teor de humidade à superfície os materiais da camada superficial de cada uma das

se o teor de humidade w, , correspondente a uma humidade relativa de 100%, para cada um

33

336

Porto


85

Fig. 4.40 – Influência da constituição da parede no teor de humidade da camada exterior (Braga)

Fig. 4.41 – Influência da constituição da parede no teor de humidade da camada exterior (Bragança)

Fig. 4.42 – Influência da constituição da parede no teor de humidade da camada exterior (Lisboa)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Fre

qu

ên

cia

s A

cum

ula

da

(%

)

W/Wmáx(%)

Parede Dupla

Parede ETICS

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Fre

qu

ên

cia

Acu

mu

lad

a (

%)

W/Wmáx(%)

Parede Dupla

Parede ETICS

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Fre

qu

ên

cia

Acu

mu

lad

a (

%)

W/Wmáx(%)

Parede Dupla

Parede ETICS


86

Fig. 4.43 – Influência da constituição da parede no teor de humidade da camada exterior (Porto)

Do estudo dos gráficos anteriores torna-se evidente que a parede ETICS permanece ao longo do ano com um grau de saturação superior ao da parede dupla.

4.6.3. ANÁLISE CRITICA DOS RESULTADOS

Como se concluiu da análise feita, a ocorrência de condensações superficiais é significativamente superior na parede ETICS. Tal fenómeno deve-se à troca de radiação de onda longa entre a superfície exterior e a atmosfera que ocorre durante a noite. Esta troca radiante provoca uma descida acentuada da temperatura superficial da parede que, quando atinge valores mais baixos do que a temperatura de ponto de orvalho, dá origem a condensações. Assim, este fenómeno é tanto mais intenso quanto mais fina e menor inércia térmica tiver a camada exterior, explicando-se, deste modo, a diferença do número de horas em que ocorrem condensações entre a parede ETICS e a parede dupla.

Uma vez que apenas se variou a constituição da parede, nesta análise comparativa a chuva incidente será a mesma em ambos os casos para o mesmo clima. Assim, e tendo em conta que a camada exterior da parede ETICS apresenta-se ao longo do tempo com teores de humidade superiores aos da camada exterior parede dupla, conclui-se que o processo de secagem na parede ETICS não é suficientemente rápido para atenuar a humidificação resultante das condensações superficiais. Resultado disto será a mais rápida degradação do aspecto exterior das fachadas em ETICS devido ao crescimento de microrganismos (algas e fungos).

4.7. ANÁLISE DE RISCO

De forma a ser possível efectuar uma rápida interpretação do risco de ocorrência de condensações e do teor de humidade de referência ser superado, elaboraram-se duas tabelas que, através duma gradação de cores, possibilita perceber de entre as situações simuladas aquelas que terão mais e menos problemas. Assim, o verde será a cor que representa um risco menor, enquanto, o vermelho representa o maior risco e o amarelo o risco intermédio.

É importante referir que as condensações superficiais apenas influenciam o teor de humidade não tendo uma ligação directa com o aparecimento de microrganismos, já a análise feita ao teor de

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Fre

qu

ên

cia

s A

cum

ula

da

s (%

)

W/Wmáx(%)

Parede Dupla

Parede ETICS


87

humidade à superfície, pode ligar-se ao maior ou menor risco de aparecimento de microrganismos em cada uma das situações estudadas.

Quadro 4.6 – Análise de risco para a parede dupla

Clima Orientação Cor da parede Condensações

(horas)

Tempo em que o teor de humidade de

referência é superado (%)

Braga

Norte Clara 56 18.8%

Escura 31 3.3%

Este Clara 39 5.1%

Escura 23 0.9%

Sul Clara 16 1.4%

Escura 4 0.6%

Oeste Clara 25 1.6%

Escura 10 0.4%

Bragança


Escura 78 1.5%

Este Clara 92 0.5%

Escura 45 0.1%

Sul Clara 57 0.7%

Escura 28 0.1%

Oeste Clara 96 3.9%

Escura 49 0.8%

Lisboa


Escura 74 12.8%

Este Clara 74 2.3%

Escura 50 0.4%

Sul Clara 62 3.4%

Escura 26 1.3%

Oeste Clara 84 14.8%

Escura 47 4.5%

Porto


Escura 31 4.6%

Este Clara 41 6.8%

Escura 22 1.6%

Sul Clara 33 5.2%

Escura 11 1.6%

Oeste Clara 40 13.4%

Escura 19 3.4%


88

Quadro 4.7 – Análise de risco para a parede ETICS

Clima Orientação Cor da parede Espessura do Isolamento

Condensações (horas)

Tempo em que o teor de humidade de referência é

superado (%)

Braga

Norte Clara

5cm 417 79.5%

8cm 505 82.8%

Escura 5cm 355 54.9%

8cm 451 58.3%

Este Clara

5cm 390 56.0%

8cm 488 58.4%


8cm 423 37.5%

Sul Clara

5cm 370 50.0%

8cm 458 54.1%


8cm 387 24.4%

Oeste Clara

5cm 380 60.8%

8cm 474 64.7%


8cm 402 36.1%

Bragança

Norte Clara

5cm 365 52.0%

8cm 434 55.4%


8cm 398 44.8%

Este Clara

5cm 328 42.0%

8cm 419 43.2%


8cm 385 30.9%

Sul Clara

5cm 310 33.3%

8cm 396 36.0%


8cm 347 17.4%

Oeste Clara

5cm 343 42.9%

8cm 425 44.7%


8cm 370 29.8%

Lisboa

Norte Clara

5cm 239 53.8%

8cm 269 55.6%


8cm 248 43.4%

Este Clara

5cm 227 39.4%

8cm 262 41.2%


8cm 242 25.9%

Sul Clara

5cm 221 35.4%

8cm 248 37.4%


8cm 226 16.9%

Oeste Clara

5cm 230 43.1%

8cm 254 44.8%


8cm 233 31.5%

Porto

Norte Clara

5cm 360 82.7%

8cm 423 85.4%


8cm 382 61.0%

Este Clara

5cm 343 60.7%

8cm 397 63.9%


8cm 355 41.0%

Sul Clara

5cm 336 56.4%

8cm 404 60.8%


8cm 337 26.2%

Oeste Clara

5cm 342 65.1%

8cm 422 68.2%


8cm 340 40.7%


89

Visualizando os quadros anteriores retira-se, como conclusão imediata, que a parede dupla apresenta um risco muito baixo de ocorrência de condensações, bem como, que o teor de humidade de referência seja excedido, quando comparada com a parede ETICS.

Relacionando o crescimento de microrganismos com elevado teor de humidade na camada exterior das paredes, conclui-se que a situação mais propícia ao desenvolvimento de microrganismos, de entre as analisadas, é a parede ETICS localizada no Porto, virada a Norte em cor clara e espessura do isolamento de 8cm. A situação que potenciará um menor risco será a parede dupla inserida no clima de Bragança, virada a Sul e em cor escura.

De salientar que as direcções privilegiadas para a implantação de fachadas são as orientações Nascente e Sul. No entanto, no caso da parede ETICS ser de cor escura isto não se verifica, pois, neste caso, a fachada Nascente apresenta períodos de tempo mais longos do que a parede virada a Poente, em que o teor de humidade de referência é excedido.

Este facto poderá ter origem na influência que a condensação superficial tem no teor de humidade. Uma vez que, no caso das paredes serem escuras, as condensações ocorrem, em qualquer um dos climas, com maior frequência nas paredes voltadas a Nascente.

A maior ocorrência de condensações na fachada Nascente do que na Poente nas paredes escuras, é causada pela temperatura superficial que, no final do dia, é maior na fachada Oeste devido à incidência da radiação solar directa ao longo do período da tarde, e será tanto maior quanto mais radiação a superfície absorver, ou seja, quanto mais escura for a parede. Assim, a temperatura superficial mantém-se durante mais tempo acima da temperatura de ponto de orvalho, diminuindo a ocorrência de condensações.

Outra conclusão deste estudo é que a utilização de cores escuras e de espessuras menores de isolamento nas fachadas diminuem o risco de aparecimento de patologias associadas ao crescimento de microrganismos (algas e fungos).


91

5

CONCLUSÕES

5.1. CONSIDERAÇÕES FINAIS E SÍNTESE DOS RESULTADOS

Apresenta-se nos próximos parágrafos uma síntese das principais conclusões e considerações tecidas ao longo da análise efectuada, fornecendo assim, uma visão global do estudo desenvolvido.

A humidade nas fachadas dos edifícios provoca de uma forma lenta, invisível e silenciosa, degradações nos materiais de construção. Originada, na maior parte das vezes, pela incidência da chuva e por condensações à superfície, proporciona condições ideais para o desenvolvimento de microrganismos.

Existe uma vasta e complexa terminologia usada no domínio da higrotérmica, procurou-se neste trabalho, fazer uma listagem dos principais conceitos e parâmetros utilizados, de modo a poderem ser consultados de uma forma rápida e organizada pelos profissionais do sector.

A avaliação do comportamento higrotérmico dos componentes de construção é muito importante para evitar a curto ou longo prazo patologias induzidas pela humidade ou perdas de calor. Surge assim, a necessidade de utilizar ferramentas de simulação numérica avançada de modo a prever e evitar possíveis anomalias. No presente trabalho, utilizou-se o software “WUFI Pro 4.2”, com o intuito de estudar a influência do tipo de solução construtiva, do clima, da orientação do elemento, da cor da parede e da espessura do isolamento térmico nas condensações e no teor de humidade à superfície.

Foram simuladas duas paredes, designadamente, uma parede dupla com o isolamento térmico preenchendo parcialmente a caixa de ar e uma parede com o isolamento térmico pelo exterior do tipo ETICS. Para cada uma das paredes variaram-se os parâmetros anteriormente mencionados, o que perfez um total de 96 simulações.

Sendo a humidade à superfície a principal causa para o aparecimento de microrganismos nas fachadas, o estudo de sensibilidade realizado permitiu concluir o seguinte sobre o desenvolvimento de microrganismos nas fachadas:

� O risco de patologias associadas ao crescimento de microrganismos é, sem margem para dúvidas, muito superior na parede com isolamento térmico pelo exterior - ETICS do que na parede dupla com isolamento na caixa de ar. Concluiu-se que a maior humidificação da parede ETICS resulta da condensação à superfície, que ocorre com maior frequência nesta parede devido à baixa inércia térmica da sua fina camada exterior.


92

� O clima do Porto e Braga são aqueles em que apresentam maior risco de crescimento de microrganismos na parede ETICS, quando comparados com os climas de Bragança e Lisboa.

� As fachadas voltadas a Norte são aquelas que apresentam maior risco do aparecimento desta patologia, o caso contrário acontece para as fachadas voltadas a Sul.

� As paredes de cor clara apresentam-se ao longo do tempo mais húmidas do que as paredes de cor escura.

� Quando se aumenta a espessura do isolamento da parede ETICS, esta apresenta teores de humidade superiores aos correspondentes a espessuras menores de isolamento térmico. Esta conclusão é muito importante tendo em atenção o aumento do nível de isolamento térmico que vai sendo exigido pelas novas directivas europeias.

Das noventa e seis situações analisadas aquela que apresenta maior risco de desenvolvimento de microrganismos é a parede ETICS localizada no Porto, virada a Norte, de cor clara e com 8cm de isolamento térmico. Por outro lado, a situação menos propícia ao aparecimento de patologias associadas ao crescimento de microrganismos é parede dupla inserida no clima de Bragança, virada a Sul e em cor escura.

5.2. DESENVOLVIMENTOS FUTUROS

O crescimento de microrganismos em fachadas é influenciado por variáveis aleatórias, e portanto, tem associado um certo grau de incerteza. Este trabalho surge como o inicio de um longo estudo sobre este fenómeno, e por isso, e apesar de ser possível retirar algumas conclusões sobre os parâmetros que o influenciam, os resultados obtidos devem ser analisados com algum cuidado.

Destacam-se, assim, as seguintes possíveis áreas de investigação complementares neste domínio:

� Identificar as algas e fungos mais frequentes; � Instrumentar edifícios, para medir as temperaturas e o teor de humidade à superfície ao

longo do tempo; � Avaliar a influência da chuva e do processo de secagem no teor de humidade à superfície

com maior rigor; � Identificar o tempo de humidade necessário e as condições higrotérmicas ideais para o

desenvolvimento de microrganismos de modo a estabelecer critérios de desempenho e limites de serviço das fachadas;

� Mapear o risco de desenvolvimento de algas e fungos nas fachadas em função do clima.


BIBLIOGRAFIA

[1] Barreira, E., Freitas, V.P. Condensações superficiais nos ETICS, 3.º Encontro sobre Patologia e Reabilitação de Edifícios - PATORREB, Porto, 2009.

[2] Ziling, W., Lenz, K. Condensation on façades – influence of construction type and orientation. In Research in Buildings Physics, pp. 437-444, edited by Jan Carmeliet, Hugo Hens & Gerriet Vermier, Leuven, 2003.

[3] Ferri, M. G. Botânica: morfologia externa das plantas [organografia] . Nobel, São Paulo, 1983.

[4].https://www.fe.up.pt/si/conteudos_geral.conteudos_ver?pct_pag_id=1639&pct_parametros=p_ano

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[5] ISO 7345:1987 - Thermal insulation - Physical quantities and definitions.

[6] ISO 9251:1987 - Thermal insulation - Heat transfer conditions and properties of materials –Vocabulary

[7] ISO 9288:1989 - Thermal insulation - Heat transfer by radiation - Physical quantities and Definitions.

[8] ISO 9346:2007 - Hygrothermal performance of buildings and building materials – Physical quantities for mass transfer – Vocabulary.

[9] EN ISO 15927:2005 - Hygrothermal performance of buildings - Calculation and presentation of climatic data.

[10] EN ISO 13788:2001- Hygrothermal performance of building components and building elements - Internal surface temperature to avoid critical surface humidity and interstitial condensation - Calculation methods.

[11] EN 15026:2007 - Hygrothermal performance of building components and building elements -Assessment of moisture transfer by numerical simulation.

[12] ISO 10456:2007 - Building materials and products - Hygrothermal properties - Tabulated design values and procedures for determining declared and design thermal values.

[13] ISO 10051:1996 - Thermal insulation - Moisture effects on heat transfer - Determination of thermal transmissivity of a moist material.

[14] Kumaran, M. K. IEA ANNEX 24 – FINAL REPORT - Heat, air and moisture transfer in insulated envelope parts – Task 3: Material properties.

[15] Hens, H. BUILDING PHYSICS: HEAT, AIR AND MOISTURE - Fundamentals and engineering methods with examples and exercises.

[16] Hagentoft, C. E. INTRODUCTION TO BUILDING PHYSICS.

[17] 2005 ASHRAE HANDBOOK – FUNDAMENTALS.

[18] Abalada, V. H. Aplicação de Sistemas de Isolamento Térmico pelo Exterior (ETICS). Dissertação de Mestrado, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2008.

[19] Base de dados do software – WUFI Pro 4.2 IBP

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[20] Regulamento das características de comportamento térmico dos edifícios (Decreto-Lei n.º 80/2006, de 4 de Abril), Diário da Republica n.º67, I Série, pp. 2468-2513.

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